CN1771917A - 一种包埋抗癌药物的微胶囊的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种包埋抗癌药物的微胶囊的制备方法。该方法采用内含聚电解质的胶体微粒为模板，通过层层静电自组装方法将具有相反电荷的聚电解质组装到胶体微粒表面，将胶体微粒溶解或分解，得到内含聚电解质的聚合物中空微胶囊。微胶囊的囊壁微结构和厚度可在纳米尺度精确控制，内含的聚电解质可以与药物相互作用，从而将药物包埋到微胶囊内。包埋的药物释放速率可控。通过在微胶囊表面引入接枝有聚乙二醇的聚电解质，以提高微胶囊的生物相容性。本发明所提供的药物包埋工艺过程简单可行，重复性好，药物释放速率可控，适用于多种水溶性抗癌药物的包埋和可控释放，具有良好的应用前景。

Description

一种包埋抗癌药物的微胶囊的制备方法
技术领域
本发明涉及一种制备层—层组装微胶囊及用该微胶囊包埋抗癌药物的方法，尤其是一种具有良好水分散性、储存稳定性和缓释性能的微胶囊及其制备技术。
技术背景
在临床实践中，治疗肿瘤的一个常规方法是化疗，即用化学药物进行肿瘤的治疗。柔红霉素和阿霉素能嵌入DNA双螺旋中与DNA结合，使其模板发生改变，抑制DNA和RNA聚合酶，阻止DNA和RNA的合成，为细胞周期非特异性药物。临床用于急、慢性白血病，恶性淋巴瘤、胃癌、肝癌等，为广谱抗癌药物。然而，这两种药物毒性较大，除了能够杀死癌细胞之外，对正常细胞也有强烈的杀伤作用。因此，给药时有必要采取一定措施使血药浓度低于一定水平，并常常采用药物的缓释技术来实现。
通常用于药物缓释的微囊和微球制剂由乳液方法加以制备。由于有机溶剂和乳化剂的使用，不仅可能造成环境污染，而且不能保证完全除去制剂中对人体有害的有机溶剂和乳化剂。另外，乳液法制备的微囊或微球的通透性以及缓释性能通常难以在微观尺度上加以调控。因此，找到一种具备环境友好、缓释性能可精确调控，并具有良好综合性能的药物载体，是极具挑战性的工作。
采用层—层自组装方法制备的微胶囊，其制备过程在水中进行，可避免对环境的污染。微胶囊尺寸由模板精确控制，而其壁厚可控制在纳米尺度内，通过调整囊壁厚度，即可精确调控微胶囊的渗透性以及缓释性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种包埋抗癌药物的微胶囊的制备方法，将抗癌药物包埋于微胶囊内，并具有良好的药物缓释性能，制备过程无环境污染。
本发明的包埋抗癌药物的原理，是利用在形成胶体微粒过程中，在胶体微粒内部预先引入聚电解质微凝胶来实现抗癌药物在微胶囊中包埋。
本发明包括以下步骤：
1)在浓度为0.001-0.1M/L的含钙无机盐水溶液中加入带有负电荷的聚电解质，搅拌下加入浓度为0.001-0.1M/L的含碳酸根无机盐水溶液，带负电荷的聚电解质在混合物中的终浓度为1～10mg/mL，搅拌下反应1～30分钟，离心过滤，得内部含有带负电荷聚电解质的CaCO3胶体微粒；
2)在0.2～0.5M/L的NaCl溶液中，将浓度为1～2mg/mL的具有正电荷的聚电解质与步骤1)的CaCO3胶体微粒混和，离心弃上清液，再加入水使CaCO3胶体微粒重新分散，离心弃上清液，如此用水反复洗涤，得到第一层包覆有带正电的聚电解质的CaCO3胶体微粒；再在0.2～0.5M/L的NaCl溶液中，将CaCO3胶体微粒加入浓度为1～2mg/mL的具有负电荷的聚电解质，离心弃上清液，再加入水使CaCO3胶体微粒重新分散，离心弃上清液，如此用水反复洗涤，得到第二层包覆有带负电的聚电解质；重复以上过程，按预期的层数分别将带有正电和负电的聚电解质层层自组装，得到核—壳结构的胶体微粒，通过溶解或分解方法去除CaCO3胶体微粒，得到中空微胶囊，微胶囊中含有预先包埋到微粒中的荷负电的聚电解质；
3)在4～70℃温度下，将步骤2)所得的中空微胶囊在浓度为0.01～500mg/mL的抗癌药物的水溶液中孵化0.5～12小时，使药物包埋到微胶囊中，得到载药微胶囊；，
本发明中，所说的含钙无机盐可以是硝酸钙或氯化钙，含碳酸根无机盐可以是碳酸钠或碳酸氢氨。所说的分解去除CaCO3胶体微粒可以采用盐酸分解或乙二胺四乙酸络合。所说的抗癌药物是柔红霉素或阿霉素。
本发明中，所说的带负电荷的聚电解质是聚苯乙烯磺酸钠。所说的带正电的聚电解质可以采用聚烯丙基胺盐酸盐或接枝有聚乙二醇的聚烯丙基胺盐酸盐。通常为提高微胶囊的生物相容性，采用接枝有聚乙二醇的聚烯丙基胺盐酸盐为好。
上述接枝有聚乙二醇的聚烯丙基胺盐酸盐通过如下步骤合成得到：
1)将1～50mg/mL对甲苯磺酰氯的吡啶溶液搅拌下加入1～100mg/mL的单甲氧基聚乙二醇的二氯甲烷溶液中，室温下反应1～12小时；
2)取1～5mmol活化的聚乙二醇搅拌加入到1～100mg/mL的聚烯丙基胺盐酸盐溶液中，室温反应1～24小时；
3)将得到的反应产物透析除去小分子杂质，冷冻干燥后得终产物聚烯丙基胺接枝聚乙二醇；
通过改变聚电解质组装的层数或者改变聚电解质溶液中NaCl的浓度，可在纳米尺度精确调控微胶囊的囊壁微结构和厚度，从而达到控制药物释放的速度。
本发明的优点在于：
(1)无毒性。本发明采用的材料没有生理毒性，制备过程完全在水中完成，无环境污染的隐患。
(2)良好的生物相容性。本发明以生物相容性良好的聚烯丙基胺接枝聚乙二醇为组装材料，具有良好的组织相容性，在体内不会造成组织的不良反应。
(3)可控性。通过简单控制模板微粒的尺寸可精确控制微胶囊的大小，通过控制组装的聚电解质的层数可调控微胶囊的通透性和缓释性能。
(4)优异的稳定性。本发明制备的微胶囊在水中可长期稳定储存。
(5)适用范围广。本发明的制作工艺可适用于包埋多种水溶性药物，同时该注射制剂既可直接应用，也可与其它高分子材料结合后使用。
(6)制备工艺简单，条件温和。
附图说明
图1制备的含有聚电解质凝胶的CaCO3微粒的扫描电镜照片。
图2包埋有罗丹明后的微胶囊的激光共聚焦显微镜照片。
图3聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)及聚烯丙基胺盐酸盐接枝聚乙二醇(PAH-g-PEG)的红外谱图。
图4聚烯丙基胺盐酸盐(上)及聚烯丙基胺盐酸盐接枝聚乙二醇(下)的1HNMR谱图。
图5罗丹明标记的PAH-g-PEG作为微胶囊最外层时微胶囊的激光共聚焦显微镜照片。
图6(a)空白微胶囊，(b)柔红霉素(DNR)和(c)阿霉素(ADM)包埋到微胶囊后的透射电镜照片。
图7(a)空白微胶囊，(b)柔红霉素和(c)阿霉素包埋到微胶囊内的原子力显微镜图片。
图8不同初始药物浓度下微胶囊内部的药物浓度。
图9不同温度对柔红霉素和阿霉素包埋量的影响。
图10不同盐浓度对柔红霉素和阿霉素包埋量的影响。
图11微胶囊层数对柔红霉素和阿霉素包埋的影响。
图12(a)微胶囊层数对柔红霉素释放的影响；
图12(b)微胶囊层数对阿霉素的释放的影响。
具体实施方式
以下实例进一步说明本发明，但这些实例并不用来限制本发明。
实例1
将50mL浓度为0.025M/L的硝酸钙溶液与100mg聚苯乙烯磺酸钠(PSS)混合，10分钟后，快速加入50mL浓度为0.025M/L的碳酸钠溶液。15分钟后，将生成的含有PSS的碳酸钙(表示为CaCO3(PSS))沉淀离心收集，用水洗涤3次，保存。制备的CaCO3(PSS)微粒的扫描电镜照片见图1。
将1mL(固含量5～10％)直径为2～10μm的上述CaCO3(PSS)微粒置于2mL的离心管中。(1)离心去除上清，用水洗涤3次。(2)在0.2～0.5M/L的NaCl溶液中，加入1mL的聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)溶液，振荡离心管。10分钟后，用水洗涤3次，去除多余的PAH，从而在CaCO3(PSS)表面吸附了一层PAH(表示为CaCO3(PSS)-PAH)。(3)然后在0.2～0.5M/L的NaCl溶液中，加入1mL的聚苯乙烯磺酸钠(PSS)溶液，振荡离心管。10分钟后，用水洗涤3次，去除多余的PSS，从而在CaCO3(PSS)-PAH表面又吸附了一层PSS(表示为CaCO3(PSS)-PAH/PSS)。重复上述(2)、(3)过程，直至形成CaCO3(PSS)-(PAH/PSS)4PAH的核壳微粒。然后向此核壳微粒溶液加入浓度为0.1M/L的乙二胺四乙酸(EDTA)溶液，反应15分钟，去除CaCO3微粒。用EDTA溶液重复洗涤2次。离心去除上清，用水洗涤3次，得到悬浮在水中的CaCO3(PSS)/(PAH/PSS)4PAH聚电介质中空微胶囊。
将20μL的微胶囊溶液和1μL浓度为0.2mg/mL的罗丹明溶液混合。10秒钟后，在激光共聚焦显微镜下观察，发现罗丹明被包埋在微胶囊内，见图2。
实例2
(1)将2g(10mmol)的对甲苯磺酰氯(TsCl)溶于50mL的吡啶中。将5g(2.5mmol)的单甲氧基聚乙二醇溶于50mL的二氯甲烷中，搅拌加入上述TsCl的吡啶溶液。反应12小时。反应产物加3mol/L盐酸50mL萃取，有机层加入2.5g NaHCO3，搅拌过滤，得聚乙二醇对甲苯磺酸酯(PEG-Ts)粗品。搅拌将PEG-Ts粗品溶于5mL THF中，用乙醚沉析3次。真空干燥后得PEG-Ts纯品。(2)取2.38g(1.09mmol)PEG-Ts，加入0.4335g(0.0062mmol)PAH的硼砂溶液(pH＝9.18)，搅拌，室温反应24h。(3)将所得产物透析足够长时间，以除去小分子杂质。冷冻干燥后得终产物聚烯丙基胺接枝聚乙二醇(PAH-g-PEG)。
取少量接枝反应的产物PAH-g-PEG和PAH，测量其红外光谱和核磁共振氢谱，见图3和图4，证明所得化合物为PAH-g-PEG。
实例3
按实例1制备微胶囊，但最后一层用罗丹明标记的PAH-g-PEG代替PAH，得到CaCO3(PSS)/(PAH/PSS)4/PAH-g-PEG微胶囊。10秒钟后，在激光共聚焦显微镜下观察，发现罗丹明标记的PAH-g-PEG组装到微胶囊上，微胶囊具有中空而完整的结构(图5)。
实例4
按实例1制备微胶囊，得到组成为CaCO3(PSS)/(PAH/PSS)4/PAH的微胶囊。在室温下，分别取1mL的微胶囊悬液和1mL浓度分别为1mg/mL的柔红霉素和阿霉素溶液混和，12小时后离心，用水洗涤2次，制备透射电镜试样和原子力试样。图6(a)、(b)和(c)分别是空白微胶囊、包埋有柔红霉素和阿霉素的微胶囊的透射电镜照片。图7(a)、(b)和(c)分别是空白微胶囊、包埋有柔红霉素和阿霉素的微胶囊的原子力显微镜照片。这些照片证明柔红霉素和阿霉素被包埋到微胶囊中。
实例5
按实例1制备微胶囊，得到组成为CaCO3(PSS)/(PAH/PSS)4/PAH的微胶囊。在4℃下，分别取1mL的微胶囊悬液和不同浓度的柔红霉素和阿霉素溶液混和，12小时后离心分离。通过紫外吸收光谱测定微胶囊内外的柔红霉素和阿霉素浓度，证明药物被成功地包埋到微胶囊内，且微胶囊内柔红霉素和阿霉素的浓度高于本体溶液(图8)。
实例6
按实例1制备微胶囊，得到组成为CaCO3(PSS)/(PAH/PSS)4/PAH的微胶囊。分别取1mL的微胶囊悬液和1mL浓度分别为1mg/mL的柔红霉素和阿霉素溶液，在4℃、25℃、37℃、50℃和70℃混和，12小时后离心分离，通过紫外吸收光谱测定微胶囊内外的柔红霉素和阿霉素浓度，证明随温度升高，微胶囊内包埋的药物量也随之增大，见图9。
实例7
按实例1制备微胶囊，得到组成为CaCO3(PSS)/(PAH/PSS)4/PAH的微胶囊。分别取1mL的微胶囊悬液和1mL浓度分别为1mg/mL的柔红霉素和阿霉素溶液，将它们在一系列不同浓度的NaCl溶液中混和。12小时后离心分离，通过紫外吸收光谱测定微胶囊内外的柔红霉素和阿霉素浓度，表明在NaCl浓度为0-0.1M/L之间，药物的包埋量较大，见图10。
实例8
按实例1相同的方法制备微胶囊，得到组成分别为CaCO3(PSS)/(PAH/PSS)4/PAH、CaCO3(PSS)/(PAH/PSS)5(最外层为去核后组装)、CaCO3(PSS)/(PAH/PSS)5/PAH(最外层和次外层为去核后组装)和CaCO3(PSS)/(PAH/PSS)4/PSS/PAH-g-PEG(最外层和次外层为去核后组装)的微胶囊。分别取1mL的上述四种微胶囊悬液和1mL浓度分别为1mg/mL的柔红霉素和阿霉素溶液混和。12小时后离心分离，通过紫外吸收光谱测定微胶囊内外的柔红霉素和阿霉素浓度。证明去核后组装一层对药物包埋量影响不大，而去核后组装两层聚电解质则可显著降低药物的包埋量；采用PAH-g-PEG进行组装与相同层数的微胶囊相比，对包埋量影响不大，见图11。
实例9
按与实例1相同的方法制备微胶囊，得到组成分别为CaCO3(PSS)/(PAH/PSS)4/PAH、CaCO3(PSS)/(PAH/PSS)5(最外层为去核后组装)、CaCO3(PSS)/(PAH/PSS)5/PAH(最外层和次外层为去核后组装)和CaCO3(PSS)/(PAH/PSS)4/PSS/PAH-g-PEG(最外层和次外层为去核后组装)的微胶囊。分别取1mL的上述四种微胶囊悬液和1mL浓度分别为1mg/mL的柔红霉素和阿霉素溶液混和。12小时后离心分离，于37℃下加入1mL水。每隔一定时间离心一次，取出上清0.9mL，补充等体积的水。取出的上清通过紫外吸收光谱测定其吸收值，通过与已知浓度的标准曲线相比较，计算释放出来的柔红霉素和阿霉素浓度。柔红霉素和阿霉素的累积释放量与时间的关系见图12，证明所包埋的抗癌药物能够以缓释的方式释放出来。

Claims (7)

1.一种包埋抗癌药物的微胶囊的制备方法，其特征是包括以下步骤：
1)在浓度为0.001-0.1M/L的含钙无机盐水溶液中加入带有负电荷的聚电解质，搅拌下加入浓度为0.001-0.1M/L的含碳酸根无机盐水溶液，带负电荷的聚电解质在混合物中的终浓度为1～10mg/mL，搅拌下反应1～30分钟，离心过滤，得内部含有带负电荷聚电解质的CaCO3胶体微粒；
2)在0.2～0.5M/L的NaCl溶液中，将浓度为1～2mg/mL的具有正电荷的聚电解质与步骤1)的CaCO3胶体微粒混和，离心弃上清液，再加入水使CaCO3胶体微粒重新分散，离心弃上清液，如此用水反复洗涤，得到第一层包覆有带正电的聚电解质的CaCO3胶体微粒；再在0.2～0.5M/L的NaCl溶液中，将CaCO3胶体微粒加入浓度为1～2mg/mL的具有负电荷的聚电解质，离心弃上清液，再加入水使CaCO3胶体微粒重新分散，离心弃上清液，如此用水反复洗涤，得到第二层包覆有带负电的聚电解质；重复以上过程，按预期的层数分别将带有正电和负电的聚电解质层层自组装，得到核-壳结构的胶体微粒，通过溶解或分解方法去除CaCO3胶体微粒，得到中空微胶囊，微胶囊中含有预先包埋到微粒中的荷负电的聚电解质；
3)在4～70℃温度下，将步骤2)所得的中空微胶囊在浓度为0.01～500mg/mL的抗癌药物的水溶液中孵化0.5～12小时，使药物包埋到微胶囊中，得到载药微胶囊。
2.根据权利要求1所述的包埋抗癌药物的微胶囊的制备方法，其特征在于所说的含钙无机盐是硝酸钙或氯化钙，所说的含碳酸根无机盐是碳酸钠或碳酸氢氨。
3.根据权利要求1所述的包埋抗癌药物的微胶囊的制备方法，其特征在于所说的带负电荷的聚电解质是聚苯乙烯磺酸钠。
4.根据权利要求1所述的包埋抗癌药物的微胶囊的制备方法，其特征在于所说的带正电的聚电解质是聚烯丙基胺盐酸盐或接枝有聚乙二醇的聚烯丙基胺盐酸盐。
5.根据权利要求4所述的包埋抗癌药物的微胶囊的制备方法，其特征在于所说的接枝有聚乙二醇的聚烯丙基胺盐酸盐是通过如下步骤合成得到的：
1)将1～50mg/mL对甲苯磺酰氯的吡啶溶液搅拌加入1～100mg/mL的单甲氧基聚乙二醇的二氯甲烷溶液中，室温下反应1～12小时；
2)取1～5mmol活化的聚乙二醇搅拌加入到1～100mg/mL的聚烯丙基胺盐酸盐溶液中，室温反应1～24小时；
3)将得到的反应产物透析除去小分子杂质，冷冻干燥后得终产物聚烯丙基胺接枝聚乙二醇；
6.根据权利要求1所述的包埋抗癌药物的微胶囊的制备方法，其特征在于所说的分解去除CaCO3胶体微粒是采用盐酸分解或乙二胺四乙酸络合。
7.根据权利要求1所述的包埋抗癌药物的微胶囊的制备方法，其特征在于所说的抗癌药物是柔红霉素或阿霉素。
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