生物可降解星型结构聚乙丙交酯载药微球及其制备方法

摘要

本发明涉及一种生物可降解星型结构聚乙丙交酯载药微球及其制备方法。本发明提供的一种生物可降解星型聚乙丙交酯载药微球，所采用的包裹材料为四臂星型聚乙丙交酯，所包裹的蛋白多肽药物为牛血清白蛋白或促黄体生成激素释放激素(LH－RH)类似物，载药量为17.56～67.51μg/mg微球，包埋率为28.68％～78.39％。制备方法是采用W/O/W复乳法，使蛋白多肽包裹入星型聚乙丙交酯内形成微球。与线型聚乙丙交酯载药微球相比，载药量和包埋率都得到了明显的提高，而且微球形状良好，不粘连，平均粒径为80～150μm，并具有显著的长效、缓释作用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种蛋白多肽载药微球及其制备方法，特别是一种星型结构的生物可降解聚乙丙交酯载药微球及其制备方法。

背景技术

随着生物医学及生物技术的发展，蛋白多肽类药物正在成为一类很重要的治疗剂。它们对癌症、自身免疫性疾病、记忆力减退、精神失常、高血压和某些心血管及代谢疾病的治疗，均有广阔的应用前景，已成为重要的诊断、监测、预防和治疗药。这类药物的特点是用量小，生物活性强，但这类药物口服后在胃肠中对强酸和蛋白水解酶很敏感，而且多肽、蛋白质类药物多属亲水性大分子物质，不易透过肠粘膜，生物半衰期短，口服生物利用度低，常需非肠道用药，反复注射，造成患者巨大的痛苦，并加重患者经济负担。因此，蛋白多肽类生物大分子药物缓择或控释制剂及非注射给药途径的的研究具有重要意义。微球作为药物控释载体时，具有生物可降解性和较低毒性，可制成各种不同粒径，包封多种药物，且药物包封量高。与脂质体相比。微球更稳定，体内代谢更慢，有利延长药效。可生物降解的微球，被广泛用于药物的控释和靶向载体，特别是用于多肽类和蛋白质类药物。可生物降解的微球可由乙交酯和(或)丙交酯单体经开环聚合而成，在体内水解成无毒性的单体。

用线型聚乙丙交酯包裹蛋白多肽制载药微球的载药量和包埋率都比较小，载药量不超过十几微克/每毫克微球，包埋率不超过20％。近来很多研究致力于对线型聚乳酸或聚乙丙交酯链结构进行改性，如制备嵌段共聚物(Liu S Q，Yang Y Y，and Liu X M，et al，Preparation and Characterization of Temperature-Sensitive Poly（N-isopropylacrylamide)-b-poly(D，L-lactide)Microspheres for Protein Delivery，Biomacromolecules，2003，4：1784～1793)，或在载药微球制备过程中加入增强与蛋白作用的添加剂等(Kim J H，TalujaA，and Knutson K，et al，Stability of bovine serum albumin complexed withPEG-poly(L-histidine)diblock copolymer in PLGA microspheres，Journal of ControlledRelease，2005，109(1-3)：86～100)，以提高载药性能。这些研究都取得了比较好的效果，对药物的包埋率最高可以达到60％以上。但他们的不足之处在于，由于对包裹材料结构或实验体系做了较大的改变，实验过程相对比较复杂。

考虑到支化结构聚合物比线型结构聚合物具有一些物理、化学等方面的优势，许多研究开始转向合成一些具有特定支化结构的聚合物以提高某种性能指标。冯新德(DongC M，Qiu K Y，and Gu Z W，et al，Synthesis of star-shaped poly(D，L-lactic acid-alt-glycolicacid)with multifunctional initiator and SnOct₂ catalyst.Polymer，2001，42：6891～6896)等利用不同的引发剂和连续开环聚合，得到了两种多臂聚乙丙交酯。他们先以辛酸亚锡为催化剂，以多官能团的三羟基甲基丙烷或季戊四醇为引发剂，将乙丙交酯开环聚合，分别得到3臂和4臂聚乙丙交酯交替共聚物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物可降解的星型结构聚乙丙交酯载药微球及其制备方法，采用良好的生物相容性和生物可降解性的聚乙丙交酯作为包裹材料，利用聚合物的特殊星型支化结构，得到一种形状良好、载药量明显提高的蛋白多肽载药微球。本发明材料制备方法步骤简单。

本发明提供的生物可降解聚乙丙交酯载药微球是以星型结构的聚乙丙交酯作为包裹材料，包裹蛋白多肽而形成的一种载药微球。

所述的星型聚乙丙交酯的数均分子量为9000～15000，所包裹的蛋白多肽为牛血清白蛋白或促黄体生成激素释放激素(LH-RH)类似物，分子量为1000～70000，载药微球的载药量为17.56～67.51μg/(mg微球)，包埋率为28.68％～78.39％，平均粒径为80～150μm。

本发明提供的生物可降解星型结构聚乙丙交酯载药微球的制备方法包括的具体步骤如下：

a以聚乙烯醇的水溶液(0.01～0.2％，w/v)为溶剂，将蛋白多肽药物溶于其中，形成内水相，所用的蛋白多肽药物的质量与溶剂的体积比为5～25∶100(g/mL)。

b以二氯甲烷为溶剂，将四臂星型聚乙丙交酯溶于其中，形成中油相，所用的星型聚乙丙交酯的质量与溶剂的体积比为5～100∶100(g/mL)。

c20～80℃范围内，将按步骤a和步骤b制得的内水相和中油相混合，超声下(Sonics& Materials VCX，400W，30s)均匀混合，形成W/O的初乳，内水相与中油相的体积比为1.5～10∶100。

d将氯化钠溶于0.01～0.2％(w/v)聚乙烯醇水溶液中，形成外水相，氯化钠浓度为0.01～2.5mg/mL。

e将步骤c所得的W/O初乳在高速搅拌下注入到步骤d所得的外水相中，初乳与外水相的体积比为4～10∶100，经乳化形成W/O/W乳液，搅拌至二氯甲烷全部挥发，使固化成球；将所得的微球离心、收集，经冷冻干燥后，冷藏保存，即得到生物可降解星型聚乙丙交酯载药微球。所述的搅拌速度为30～300r/min。

四臂星型聚乙丙交酯的制备方法是采用丙交酯和乙交酯为单体(单体的摩尔比为3∶1)，异辛酸亚锡为催化剂(与单体总物质的量的比为10000∶1)，季戊四醇为多功能基引发剂(与单体总物质的量的比为50～100∶1)，在150～200℃进行开环聚合。

本发明制备的生物可降解星型聚乙丙交酯载药微球，改善了线型聚乙丙交酯对蛋白多肽药物包裹能力差的问题，大大提高了载药量和包埋率。

本发明的生物可降解星型聚乙丙交酯的载药微球，30～50小时释药完成，释药过程较平稳。

附图说明

图1为四臂星型聚乙丙交酯的C¹³NMR谱图。

图2为四臂星型聚乙丙交酯的分子式，m，n为整数。

图3为四臂星型聚乙丙交酯的分子量及其分布图(凝胶渗透色谱法表征)。

图4为实施例2的扫描电镜照片。

图5为实施例2、6与对照例1、2的载药量、包埋率对比图。

图6为实施例3、5的缓释曲线。

具体实施方式：

实施例1：将0.3mol丙交酯、0.1mol乙交酯、2×10^-3mol季戊四醇和4×10^-5mol异辛酸亚锡混合后装入封管中，真空条件下(30Pa)熔融封死管口，160℃下反应8h。所得产物用二氯甲烷溶解后过滤，滴加无水甲醇使其沉淀，沉淀经真空干燥后即得到四臂星型聚乙丙交酯。其数均分子量为9000。其结构由¹³C NMR(VARIAN UNITY-plus400)核磁谱图确定，图1。谱图中可以分别发现季戊四醇分子中的季碳原子的峰f(δ＝62.25ppm)和亚甲基碳原子的峰g(δ＝15.71ppm)，从而证明了聚合物的星型结构。

实施例2：将70mg牛血清白蛋白(分子量为67000)溶于0.3mL 0.05％(w/v)聚乙烯醇(17-88，北京有机化工厂)的水溶液中，形成内水相。将0.6g四臂星型聚乙丙交酯溶于12mL二氯甲烷中，形成中油相。加热60℃条件下，将内水相和中油相混合，超声下(Sonics & Materials VCX，400W，30s)均匀混合，形成W/O的初乳。250mL 0.2％(w/v)聚乙烯醇水溶液作为外水相。将W/O初乳在高速搅拌下注入到外水相中，经乳化形成W/O/W乳液，搅拌至二氯甲烷全部挥发，使固化成球；将所得的微球离心、收集，经冷冻干燥后即得到生物可降解星型聚乙丙交酯的载药微球。其载药量为37.85μg/mg微球，包埋率为31.9％。见图3。

实施例3：本实施例与实施例2的操作步骤相同，所不同的是采用的星型聚乙丙交酯的量为0.8g，所得到的载药微球的载药量为31.18μg/mg微球，包埋率为33.41％。

实施例4：本实施例与实施例2的操作步骤相同，所不同的是采用的星型聚乙丙交酯的量为1.0g，所得到的载药微球的载药量为28.88μg/mg微球，包埋率为49.1％。

实施例5：本实施例与实施例3的操作步骤相同，所不同的是采用的包裹材料为数均分子量为16000的星型聚乙丙交酯，所得到的载药微球的载药量为52.28μg/mg微球，包埋率为61.99％。

实施例6：本实施例与实施例4操作步骤相同，所不同的是包裹的药物为促黄体生成激素释放激素(LH-RH)类似物(TX46(其结构为[NAc-D2Nal¹，DpClphe²，D3Pal^3，6，Arg⁵，dPA⁸，D-Ala¹⁰]，功能高分子学报2000，13(4)，397-400，分子量1468.7)，所得到的载药微球的载药量为17.56μg/mg微球，包埋率为28.68％。

对照例1：与实施例2的操作步骤相同，所不同的是采用的包裹材料为线型聚乙丙交酯(数均分子量也为10000)，所得到的载药微球的载药量为11.48μg/mg微球，包埋率为9.68％。

对照例2：与实施例6的操作步骤相同，所不同的是采用的包裹材料为线型聚乙丙交酯(数均分子量也为10000)，所得到的载药微球的载药量为7.13μg/mg微球，包埋率为11.06％。