基于可生物降解聚合物的微米/纳米结构药物控释体系：制备、表征及体内外评价研究

摘要

尽管可降解聚合物微球在药物控释领域的应用已经取得了一定的进展，然而真正用于临床的微球制剂并不多。这类控释体系仍然存在着很多不足之处，比如疏水性小分子药物的结晶和暴释以及大分子生物活性物质易失活变性等关键问题至今仍然没有得到很好的解决。本文的目的就在于探索基于不同组成的可生物降解材料的微米(微球)及纳米结构(电纺纳米纤维膜)的药物控释体系，并进行了体内外评价。主要研究内容和结果如下： 1.选用可降解聚合物材料聚(ε－己内酯)(PCL)，聚乳酸(PLA)及其嵌段共聚物P(LA-b-CL)，采用O/W乳化溶剂挥发法，制备了一系列载布洛芬的微球制剂。经过对工艺参数的优化设计，PLA和P(LA-b-CL)微球可达到～80％的药物包埋率和40～50μm的平均粒径，而PCL微球的包埋率很低(＜30％)。通过DSC、SEM和POM表征了药物在三种微球中分布状态，并表现出具有相应不同的体外释放行为。PLA及其共聚物微球具有良好的缓释效果，通过在PLA中引入CL链段可适当调节布洛芬的释放速度以满足不同的要求。 2.分别以聚(丙交酯－共－乙交酯)(PLGA，80/20)、P(LA-b-CL)(21.3％和51.9％的CL含量)为载体材料，采用O/W乳化溶剂挥发法，成功制备了疏水性大分子多肽药物环孢素A(CyA)的微球制剂。所得微球平均粒径～35μm，药物包埋率超过96％。DSC和X－射线衍射结果表明CyA均匀分散于所有微球中。体外释放实验显示药物释放速度按照P(LA-b-CL)(48.1/51.9)、P(LA-b-CL)(78.7/21.3)、PLGA(80/20)的顺序下降。而且共聚物微球在释放初期表现了更显著的暴释程度。体内释放与体外释放结果具有很好的相关性，P(LA-b-CL)微球在给药后两天具有比PLGA微球更高的CyA血药浓度，之后以恒定的浓度维持了更长时间。鉴于环孢素A在临床应用上具有很窄的治疗窗和剂量依赖的免疫反应，这些实验结果表明，相比于PLGA微球，P(LA-b-CL)微球能更好地改善CyA的体内药物利用度并减小毒副作用，从而能更好地满足临床需求。 3.采用改进的W/O1/O2方法，成功地将亲水性的碱性多肽α-神经毒素(α-CT)包裹在PLGA(50/50)微球中。采用乙腈和二氯甲烷(DMC)的混合溶剂溶解聚合物，选择液体石蜡作为外油相。溶剂挥发和溶剂萃取同时进行使微球固化。所得PLGA微球平均粒径大约25μm。形态圆整，表面光滑致密，而且α-CT的活性未受到破坏。通过在内水相添加海藻酸钠可使其粘度大大提高，使得α-CT的包埋率提高到80％以上。而且由于海藻酸钠－α-CT复合物的形成，大大减小了α-CT的体外暴释程度。另外，在PLGA中混入一定比例荧光聚酸酐(聚(双-对(羧基苯氧基丙基)-共对-(羧基乙基甲酰胺基)苯甲酸酐，简称P(CPP-co-CEFB))一方面改变微球的形态和降解速率，另一方面可提高微球的生物黏附性。当该荧光材料含量为30％时，微球形态良好，具有很强的荧光特性。将这种共混微球经小鼠腹腔注射的LD50为78.4mg/kg，其中含α-CT0.348mg/kg，是空白对照α-CT的LD50的2.32倍，表明该制剂显著提高了α-CT的安全性。同时，这种微球制剂经大鼠鼻腔给药后，对鼻黏膜有良好的黏附性，镇痛效应可延长到16天，且对鼻黏膜的损伤很小。 4.利用溶菌酶与油酸钠的复合作用改善了水溶性溶菌酶在有机溶剂二甲基亚砜(DMSO)中的溶解度，从而使溶菌酶以2.5％的载药量成功载入PCL/聚乙二醇(PEG)电纺纳米纤维膜中。这种复合物的形成同时还提高了溶菌酶的稳定性。采用DMSO/氯仿为混合溶剂，聚合物浓度为15％，得到的电纺纤维直径为0.4～0.9μm，分布均匀，纤维表面光滑，纤维之间没有粘结。体外释放时表现出轻微暴释，溶菌酶持续释放时间超过2个月。PEG的加入可增加膜表面的亲水性，而且可在很大程度上调节溶菌酶的释放速度，，溶菌酶的释放速率随PEG含量和释放介质中离子强度的增大而加快。同时活性测定表明，释放的溶菌酶活性基本没有损失，这种方法为一些水溶性的多肽蛋白类药物在电纺纳米纤维膜中的包埋提供了借鉴。 5.采用温和的一步同轴静电纺丝技术，将模型蛋白BSA和溶菌酶载入纳米纤维中。首先将其分别混入PEG水溶液中作为内层纺丝液，PCL溶于二甲基甲酰胺/氯仿混合溶剂(体积比为3：7)作为外层纺丝液。通过SEM、TEM表征证明了得到的纳米纤维具有核壳结构。这种方法可通过核、壳层纺丝液的进料速度来控制核壳层的厚度，并可有效避免药物的暴释和失活，使药物以稳定的速度持续释放。这种支架体系有望应用于许多生物活性物质的缓释，比如生长因子、DNA等，从而在基因治疗和组织工程中具有广泛的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：资助

第一章文献综述

Ⅰ.可生物降解聚合物微球应用于药物控释领域的研究概况

一、概况

二、用于微球药物制剂的可降解聚合物

三、微球制备方法及分类

四、可降解聚合物微球在药物控释领域的应用与展望

Ⅱ.电纺技术应用于药物控释领域的研究概况

一、电纺技术概述

二、电纺工艺原理

三、电纺工艺参数对纳米纤维性能的影响

四、电纺纤维膜在药物控释领域的应用

Ⅲ课题提出与研究方案

一、课题提出

二、研究方案

第二章载布洛芬的PLA、PCL及其共聚物微球的制备、表征和体外释放研究

一、前言

二、实验部分

1.主要药品和试剂

2.微球的制备

3.微球中药物包埋率的测定

4.微球粒径分析

5.热分析

6.微球形态表征

7.偏光显微镜表征

8.微球中药物的体外释放研究

9.药物从载体材料中的扩散行为表征

三、结果与讨论

1.微球制备

2.微球表征

3.药物从微球中的体外释放行为

四、本章小结

第三章载环孢素A的P（LA、ε-CL）微球的制备、表征和体内、外释放研究：与传统PLGA微球的比较

一、前言

二、实验部分

1.主要药品和试剂

2.微球的制备

3.微球中药物包埋率的测定

4.微球粒径分析

5.热分析

6.粉末X-射线衍射分析

7.微球形态表征

8.微球中药物的体外释放研究

9.动物实验

10.血样中CyA浓度测定

三、结果与讨论

1.微球制备与表征

2.微球中CyA的体外释放行为

3.微球中CyA的体内释放行为

四、 本章小结

第四章 载服镜蛇神经毒素的PLGA/荧光聚酸酐共混微球的制备、表征、体外释放及其用于大鼠鼻腔给药的研究

一、前言

1.眼镜蛇神经毒素概述

2.鼻腔给药微球制剂概述

二、实验部分

1.主要药品及试剂

2.荧光光谱表征α-CT/SA复合物的形成

3.微球制备

4.微球中α-CT包埋率测定

5.微球表征

6.微球体外降解

7. α-CT体外释放测定

8.包埋前后α-CT活性检测

9.动物实验

三、结果与讨论

1.微球制备方法的选择

2.制备参数对α-CT包埋率和微球形态的影响

3.微球中α-CT体外释放行为研究

4.释放前后α-CT的结构表征

5. PLGA/P(CPP：CEFB)微球的急性毒性

6. PLGA/P(CPP：CEFB)微球对大鼠鼻黏膜的毒性

7. PLGA/P(CPP：CEFB)微球对大鼠鼻黏膜的黏附性

8. PLGA/P(CPP：CEFB)微球经大鼠鼻腔给药后的镇痛效应

四、本章小结

第五章应用于多肽蛋白类药物控释的可降解聚合物电纺纳米纤维支架的制备及表征

前言

Ⅰ.载溶菌酶的PCL/PEG电纺纳米纤维膜的制备和表征

一、实验部分

二、结果与讨论

三、小结

Ⅱ.采用同轴电纺装置制备的可降解纳米纤维膜在多肽蛋白类药物控释中的应用

一、实验部分

二、结果与讨论

三、小结

全文主要结论及创新之处

参考文献

攻读博士期间完成论文情况

作者简介

致谢