CN1850033A - 一种水溶性抗癌药物缓释纤维制剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及药物制剂领域,具体涉及一种可供机体埋植的水溶性抗癌药物的缓释纤维制剂及其制备方法。本发明的特点是:纤维载体为油溶性生物可降解材料,药物为水溶性抗癌药物,药物含量高达15~50%。
Description
技术领域
本发明涉及药物制剂领域,具体涉及一种可供机体埋植的水溶性抗癌药物的缓释纤维制剂及其制备方法。
背景技术
局部化疗(local chemotherapy),即将化疗药物直接传输到肿瘤组织的治疗方法,一直被认为是一种十分有开发潜力的良好的肿瘤治疗方法。通过局部化疗,抗肿瘤药物可以在局部组织(即靶组织)高浓度富集杀灭癌细胞,与此同时降低给药的全身毒副作用。理论上,将药物直接给于肿瘤组织上可以最大限度的杀死癌细胞取得好的疗效;但实际上,这样的方式一方面会引起局部正常组织的大量坏死,另一方面作用时间短也很难降低全身的毒副作用。因此,在实践中多采用载体上载药物的方式进行局部化疗,这些载体包括:在位水凝胶、脂质体、微球、微囊、毫微粒以及埋植体(implant)等。除埋植体外,其他的载体形式多采用注射方式给药,由于生理结构的限制应用范围比较局限。而就埋植体而言,结合一定的给药器具或手术方式,可以广泛的植入体内的各种局部组织(例如:脑部、眼部、骨骼、肌肉、皮下、腹腔、肝脏以及胰腺等),从而实现有效的局部化疗。
比较适合的埋植体为纤维制剂,这也是本领域研究热点。CN03109880.0公开了采用电纺纳米技术制备载药纤维埋植剂,但由于该种制备方法的局限性,这种技术只能是水溶性载体上载水溶性药物,没有解决水溶性药物在油溶性生物降解材料上的上载问题。聚酯类生物可降解高分子材料(例如:聚乳酸、聚乙交酯、聚ε-己内酯、或丙交酯与乙交酯、丙交酯与ε-己内酯、乙交酯与ε-己内酯的无规或嵌段共聚物等)是一类具有良好生物相容性的油溶性高分子材料,这类材料在药物制剂领域广泛的被应用为控释载体,安全性好,例如:聚乳酸在1997年被美国FDA批准为药用辅料,应用于注射性微球微囊及混悬液的制备。CN200510028913.5公开了静电共轴纺丝制备纳米载药纤维的技术,并提出了水溶性药物可以上载到此类油溶性材料纤维的电纺工艺。但是这种技术设备工艺比较复杂,而且从其公开的纤维直径来看(80-1000nm),混悬于内层溶液的水溶性药物颗粒也很难被单丝纤维包裹,制备的载药纤维剂缓释的时间不够长,一般的缓释时间仅为几天,并且载药量较低。CN00814022.7公开了一种采用乳化的方法结合入可降解高分子材料中,而后在有机相中析出制备微米级的可释药的生物降解植入纤维支架,使水溶性药物可以上载到油溶性的生物可降解材料中。但是其制备方法中由于药物必须首先溶解于水中,并需要制备成乳剂纺丝,因而药物在水中的溶解性与形成乳剂的水相比例就极大的限制了这种纤维制剂的载药性能,用此方法制备的纤维制剂载药量一般为2.3%(Evaluation of in Vitro Drug Release,pH Change,andMolecular Weight Degradation of Poly(L-lactic acid)and Poly(D,L-lactide-co-glycolide)Fibers[J].TissueEngineering.2005;Volume 11,Number 7/8:1077-1084.)。由于目前在临床上常用的抗癌药有一大部分是水溶性的,因此,如何得到高载药量的缓释纤维制剂是急需解决的难题。
发明内容
本发明公开了一种载药量高的缓释纤维药物制剂,是一种水溶性小分子抗癌药物上载的油溶性的生物可降解材料缓释纤维剂型,用于机体埋植给药进行局部化疗。
本发明的特点是:纤维载体为油溶性生物可降解材料,药物为水溶性抗癌药物,其中药物含量为15~50%,其余为纤维载体,本发明百分比均为重量百分比。药物含量可以根据药物性质、用途以及剂量的不同要求随意调节。
本发明提供的药物缓释纤维剂型,成纤维材料使用生物相容性大分子------油溶性生物可降解高分子材料,所述材料优选自聚乳酸、聚乙交酯、聚ε-己内酯、或丙交酯与乙交酯、丙交酯与ε-己内酯、乙交酯与ε-己内酯的无规或嵌段共聚物中的一种或一种以上的物质。这类材料可以在体内完全降解,降解的中间以及最终产物均无毒性,并最终为机体所吸收,安全性好。
本发明的药物缓释纤维剂型,药物主要为水溶性小分子抗癌药物,优选包括:氟尿嘧啶、顺铂、阿霉素、表阿霉素、氮芥、阿糖胞苷、甲氨喋呤、丝裂霉素,这些药物为临床常用的抗癌药物,且可以直接作用于癌细胞,
本发明公开的药物缓释纤维剂型,优选的纤维的直径为30-800μm,更优选的纤维直径为50-600μm,均为微米级纤维,纤维直径可以通过溶剂、固化剂的选择、高分子材料的浓度、溶液挤入固化剂中的针头口径以及注射速度加以控制。
本发明的的缓释纤维制剂,其中纤维形状为一维单丝结构或以其为单元结构可加工组成的二维结构或三维结构。
本发明的药物缓释纤维剂型,以三维多空隙大支架形态植入组织内,特别是植入切除的肿瘤空腔内,在释药、降解的过程中生成含有抗肿瘤药物的细胞外基质杀灭或抑制存留或再生的肿瘤细胞,并且释药后的空白支架有助于诱导周围组织细胞向支架内迁移并伴随新血管的生成,完成相应的组织恢复,因而具有比实体型埋植剂更好的机体结构相容性。
本发明的药物缓释纤维剂型通过以下方法制备得到:将微粉化的水溶性抗癌药物均匀分散于与载体聚合物溶解度常数相近的溶剂系统中,然后加入载体聚合物混匀形成药物聚合物混悬液,再将聚合物药物混悬液注入固化剂系统中形成缓释纤维制剂。
其中所述溶剂优选自氯仿、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯、苯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃中的一种或几种的混合溶剂。
其中所述固化剂优选自戊烷、己烷、庚烷、辛烷、乙醚、丁醚、石油醚、异丙醇、乙醇、二甲亚砜、丁醇、甲醇、聚乙二醇中的一种或几种的混合溶剂。
其中将聚合物药物混悬液注入的速度优选0.01ml/min-0.30ml/min。
制备时载体聚合物在溶剂系统中的浓度优选为3%-50%。
本发明的药物缓释纤维制剂,通过对高分子材料种类、分子量、浓度、共聚物聚合比例、混合物中不同材料的比例以及溶剂和固化剂的选择,可以调控不同的纤维内部结构以及药物在纤维中的分布状况,从而令药物可持续释放一周至六个月,且释放较平稳,没有明显的突释现象,释放模式符合Higuchi缓释释放模型或近似的零级模型,为生物降解形扩散控释系统;本发明提供的药物缓释纤维剂型,释放性能仅取决于药物在一维纤维单丝上的分布,而与由纤维组成的埋植体的整体二维或三维结构无关,埋植结构适应性强。
在纤维的制备过程中,不同的溶剂系统会影响到高分子溶液的状态(粘度、表面张力等)、与特定固化剂的溶剂交换过程以及对药物颗粒的作用,从而影响纤维的直径、结构、药物分布以及释放性能;本发明制备方法中“与载体聚合物溶解度常数相近的溶剂”优选自氯仿、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯、苯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃中的一种或几种的混合溶剂。
对于固化剂的选择,要满足(1)固化剂系统与溶剂系统可以高度混溶;(2)固化剂系统为所用高分子材料的不良溶剂。在纤维的制备过程中,不同的固化剂系统会影响到与特定溶剂的溶剂交换过程以及对药物颗粒的作用,从而影响纤维的直径、结构、药物分布以及释放性能。本发明固化剂优选自戊烷、己烷、庚烷、辛烷、乙醚、丁醚、石油醚、异丙醇、乙醇、二甲亚砜、丁醇、甲醇、聚乙二醇中的一种或几种的混合溶剂。
本发明的药物缓释纤维制剂,载体聚合物在载药纤维缓释剂型中所占重量百分比例为50%-85%,药物所占比例可以高达15%-50%,二者总计为100%。药物含量可以根据药物性质、用途以及剂量的不同要求随意调节,优选的药物含量为15-30%。
本发明提供的制备上述药物缓释纤维剂型的制备方法,在药物颗粒混悬于溶剂系统之中时,为了提高混悬系统分散的均匀性与稳定性,依据stocks沉降速度方程(假设颗粒的数均直径为球形直径),可以采用如下工艺方法(1)气流粉碎药物形成亚微米级颗粒(<1um);(2)高分子材料分两次加入,首先加入少量快速溶解提高体系粘度;(3)加入少量表面活性剂(吐温、司盘等),稳定相界面;(4)体系混悬过程中采用超声分散。
本发明公开的制备上述药物缓释纤维剂型的制备方法,成功解决了水溶性药物在油溶性生物降解材料上的上载及上载量的问题。长期以来,如何将水溶性药物比较好的上载到微米以及尺寸更小的油溶性生物降解材料载体(例如:微球、毫微球、纳米纤维等)上一直是一个难题。由于这些载体上载药物的工艺中往往包含水性介质(例如:传统的复乳工艺制备微球),造成药物向水性介质扩散,从而影响了药物在油溶性生物降解材料载药量与上载效率。在纳米纤维的制备过程中,虽然没有水性介质的参与,但这也造成了水溶性药物在溶剂体系中的溶解性下降,使得只能有极少量的药物溶解于纺丝液中;与此同时,纳米纤维的尺寸特性令其也很难包裹多为微米或亚微米的水溶性药物颗粒。因此用电纺纳米技术制备载药纤维埋植剂时,较好的方法是脂溶性药物上载到油溶性材料中,或水溶性药物上载到水溶性材料中,只有这样才能获得具有良好载药性能的纤维制剂。而在我们的工艺中,一方面纤维的成型过程在对药物溶解度很低的有机相中进行;另一方面利用微米级纤维的尺寸优势,将水溶性药物粉碎成更细小的颗粒(纤维的直径往往是药物颗粒直径的几十倍至几百倍),分散于油溶性生物降解材料纤维中;这样就保证了制备出的纤维同时具有较高的载药量与载药产率。在实验中,即使高分子材料浓度仅有7%时,在理论投药量为20%的情况下,制备产率仍高达75%。
本发明的制备上述药物缓释纤维剂型的制备方法,可以通过简单的过程调控药物的释放,具体为1改变聚合物的种类;2调整聚合物的浓度;3选择固化剂的种类。本发明的制备上述药物缓释纤维剂型的制备方法,方法简单易行,产品载药量高,释放时间长,可以适合各种批量地生产。
附图说明:
图1实施例1的氟尿嘧啶载药纤维的SEM照片(左图为:纤维表面;右图为:横截面)
图2实施例1的氟尿嘧啶载药纤维的体外释药曲线
图3实施例2的顺铂载药纤维的SEM照片(左图为:纤维表面;右图为:横截面)
图4实施例2的顺铂载药纤维的体外释药曲线
具体实施方式
实施例1
将0.32g氟尿嘧啶粉末加入5ml氯仿中,超声混悬;而后加入0.75g的PLLA(左旋聚乳酸,粘均分子量10万),溶解、搅拌均匀;然后将混合溶液以0.05ml/min的速度,通过16号平头针,注入异丙醇固化剂中,固化距离20cm,混合溶液的溶剂在固化剂中扩散,聚合物与药物析出形成载药纤维;最后,在固化剂容器底部搜集纤维,真空干燥除去有机溶剂,即得,见图1。所得纤维直径79.4μm,药物上载产率92.2%,药物可缓释9周,见图2体外药物释放曲线,释放介质为含有0.1mg/ml的NaN3的PH7.4的磷酸盐缓冲液,释放温度为37℃。
实施例2
将0.125g顺铂粉末加入5ml氯仿中,超声混悬;而后加入0.35g的PLLA(粘均分子量20万),溶解、搅拌均匀;然后将混合溶液以0.05ml/min的速度,通过16号平头针,注入异丙醇固化剂中,固化距离20cm,混合溶液的溶剂在固化剂中扩散,聚合物与药物析出形成载药纤维;最后,在固化剂容器底部搜集纤维,真空干燥除去有机溶剂,即得,见图3。所得纤维直径65.2μm,药物上载产率75.3%,药物可缓释4周,见图4体外释放曲线,释放介质为含有0.1mg/ml的NaN3的PH7.4的磷酸盐缓冲液,释放温度为37℃。
实施例3
将0.22g氮芥粉末加入5ml二氯甲烷中,超声混悬;而后加入0.75g的PLA(聚乳酸,含3%D型,粘均分子量5万),溶解、搅拌均匀;然后将混合溶液以0.07ml/min的速度,通过16号平头针,注入石油醚固化剂中,固化距离20cm,混合溶液的溶剂在固化剂中扩散,聚合物与药物析出形成载药纤维;最后,在固化剂容器底部搜集纤维,真空干燥除去有机溶剂,即得。所得纤维直径53.4μm,药物上载产率89.3%,药物可缓释20天。
实施例4
将0.32g顺铂粉末加入5ml二氯甲烷中,超声混悬;而后加入1.25g的PLGA(聚乳酸羟基乙酸共聚物,乳酸∶羟基乙酸=80∶20,粘均分子量10万),溶解、搅拌均匀;然后将混合溶液以0.08ml/min的速度,通过16号平头针,注入异丙醇固化剂中,固化距离20cm,混合溶液的溶剂在固化剂中扩散,聚合物与药物析出形成载药纤维;最后,在固化剂容器底部搜集纤维,真空干燥除去有机溶剂,即得。所得纤维直径148.2μm,药物上载产率88.4%,药物可缓释一个月。
实施例5
将0.125g阿霉素粉末加入5ml氯仿中,超声混悬;而后加入0.5g的PLLA(粘均分子量20万),溶解、搅拌均匀;然后将混合溶液以0.05ml/min的速度,通过16号平头针,注入辛烷固化剂中,固化距离20cm,混合溶液的溶剂在固化剂中扩散,聚合物与药物析出形成载药纤维;最后,在固化剂容器底部搜集纤维,真空干燥除去有机溶剂,即得。所得纤维直径467.5μm,药物上载产率92%,药物可缓释1周。
实施例6
将0.125g氟尿嘧啶粉末加入5ml氯仿中,超声混悬;而后加入0.5g的PLLA(粘均分子量10万),溶解、搅拌均匀;然后将混合溶液以0.18ml/min的速度,通过16号平头针,注入甲醇固化剂中,固化距离20cm,混合溶液的溶剂在固化剂中扩散,聚合物与药物析出形成载药纤维;最后,在固化剂容器底部搜集纤维,真空干燥除去有机溶剂,即得。所得纤维直径208.1μm,药物上载产率81.3%,药物可缓释3个月。
实施例7
将0.21g顺铂粉末加入5ml氯仿与丙酮混合液中(氯仿∶丙酮=2∶1),超声混悬;而后加入0.5g的聚ε-己内酯PCL(粘均分子量30万),溶解、搅拌均匀;然后将混合溶液以0.05ml/min的速度,通过16号平头针,注入乙醚固化剂中,固化距离20cm,混合溶液的溶剂在固化剂中扩散,聚合物与药物析出形成载药纤维;最后,在固化剂容器底部搜集纤维,真空干燥除去有机溶剂,即得。所得纤维直径523μm,药物上载产率83.4%,药物缓释10天。
实施例8
将0.67g甲氨喋呤粉末加入5ml二氯甲烷中,超声混悬;而后加入2.0g的PLGA(乳酸∶羟基乙酸=50∶50粘均分子量10万),溶解、搅拌均匀;然后将混合溶液以0.20ml/min的速度,通过16号平头针,注入异丙醇固化剂中,固化距离20cm,混合溶液的溶剂在固化剂中扩散,聚合物与药物析出形成载药纤维;最后,在固化剂容器底部搜集纤维,真空干燥除去有机溶剂,即得。所得纤维直径269μm,药物上载产率80.6%,药物可缓释1周。
实施例9
将0.15g氟尿嘧啶粉末加入5ml氯仿中,超声混悬;而后加入0.6g的PLLA(粘均分子量10万),溶解、搅拌均匀;然后将混合溶液以0.15ml/min的速度,通过16号平头针,注入甲醇固化剂中,固化距离20cm,混合溶液的溶剂在固化剂中扩散,聚合物与药物析出形成载药纤维;最后,在固化剂容器底部搜集纤维,真空干燥除去有机溶剂,即得。所得纤维直径286.1μm,药物上载产率86.3%,药物可缓释6个月。
Claims (10)
1、一种缓释纤维制剂,其特征是:纤维载体为油溶性生物可降解材料,药物为水溶性抗癌药物,其中药物含量为15~50%,其余为纤维载体,为重量百分比。
2、权利要求1的缓释纤维制剂,其中油溶性生物可降解材料选自聚乳酸、聚乙交酯、聚ε-己内酯、丙交酯与乙交酯的无规或嵌段共聚物、丙交酯与ε-己内酯的无规或嵌段共聚物、乙交酯与ε-己内酯的无规或嵌段共聚物中的一种或几种。
3、权利要求1的缓释纤维制剂,其中水溶性抗癌药物选自氟尿嘧啶、顺铂、阿霉素、表阿霉素、氮芥、阿糖胞苷、甲氨喋呤或丝裂霉素。
4、权利要求1的缓释纤维制剂,其中纤维载体的直径为30~800μm。
5、权利要求1的缓释纤维制剂,其中纤维形状为一维单丝结构或以其为单元结构可加工组成的二维结构或三维结构。
6、权利要求1至5中任一项的缓释纤维制剂的制备方法,包括:将微粉化的水溶性抗癌药物均匀分散于与载体聚合物溶解度常数相近的溶剂系统中,然后加入载体聚合物混匀形成药物聚合物混悬液,再将聚合物药物混悬液注入固化剂系统中形成缓释纤维制剂。
7、权利要求6的制备方法,其中所述溶剂选自氯仿、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯、苯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃中的一种或几种的混合溶剂。
8、权利要求6的制备方法,其中所述固化剂选自戊烷、己烷、庚烷、辛烷、乙醚、丁醚、石油醚、异丙醇、乙醇、二甲亚砜、丁醇、甲醇、聚乙二醇中的一种或几种的混合溶剂。
9、权利要求6的制备方法,其中将聚合物药物混悬液注入的速度是0.01ml/min-0.30ml/min。
10、权利要求6的制备方法,其中所述载体聚合物在溶剂系统中的浓度为3%-50%,为重量百分比。
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