生物可降解高分子包封水溶性分子微球的制备方法

摘要

本发明涉及生物可降解高分子包封水溶性分子微球的制备方法。该方法首先将介孔纳米材料加入含有水溶性分子的水溶液中形成内水相，内水相与可降解高分子有机溶液混合后经高速分散，形成初乳液。再将该初乳液与含有表面活性剂的水溶液混合后高速分散形成复乳液，通过对有机溶剂的脱除，得到固化的可降解高分子微球。经洗涤，过滤并干燥后得到能够释放亲水性分子的微球。由于在内水相中加入了介孔纳米材料，大大提高水溶性分子在疏水性可降解高分子中的包封率，并增加缓释周期。

说明书

技术领域

本发明涉及生物可降解微球制备技术领域，具体涉及生物可降解高分子包封水溶性分子的微球制备方法。

背景技术

微球是指小分子溶解或者分散在高分子材料基质中形成的微小球状实体，常见粒径在1-500 μm，属于基质型骨架微粒。以可降解高分子为基质的微球以其长效缓释的优越性而受到了日益广泛的重视和应用。近十年来被广泛的用于小分子缓/控释体系，传输各种小分子，目前涉及的小分子包括激素、药物、维生素、蛋白质、短肽等。现今已有多种小分子微球制剂上市并销售。

微球的制备方法一般而言有以下几类，双乳液干燥法、喷雾干燥法、低温喷雾提取法、相分离法、超临界流体技术等。其中双乳液干燥法制备的微球，小分子在微球中分散较均匀且微球释放时突释比较小，因而应用最为广泛。双乳液干燥法制备微球首先将小分子溶解于内水相，再加入至油相中搅拌乳化形成水/油初乳，将此初乳加入外水相中再次分散形成水/油/水乳剂，待中间层挥发以后就形成固化的微球。

利用双乳液干燥法制备微球包裹亲水性分子时其包封率难以提高，因为水溶性分子与油溶性高分子相容性很差，进而水溶性分子有被外水相萃取出来的倾向。传统提高水溶性分子包封率的方法是提高聚合物油相浓度，从而增大油相粘度使得水溶性分子难以被萃取出。这种方法对提高水溶性分子包封率有一定效果，但是聚合物油相浓度增大后难以分散，工艺实现困难，且微球的粒径难以控制。

纳米介孔材料是一种孔径介于微孔与大孔之间的具有巨大表面积和三维孔道结构的新型材料。介孔材料的研究和开发对于理论研究和实际生产都具有重要意义。它具有其它多孔材料所不具有的优异特性：具有高度有序的孔道结构；孔径单一分布，且孔径尺寸可在较宽范围变化；介孔形状多样，孔壁组成和性质可调控；通过优化合成条件可以得到高热稳定性和水热稳定性等。同时由于介孔材料具有高比表面积和孔容，因而具有很强的吸附性，对小分子药物、蛋白质等吸附后起到固定的作用。

基于上述原理，将介孔材料加入内水相吸附水溶性分子后，对水溶性分子起一个固定的作用，再用双乳液固化法制备微球时水溶性分子难以被萃取，因而能大大提高水溶性分子的包封率。同时避免了提高聚合物油相后产生的各种问题，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服双乳液法水溶性分子包封率较低的问题，提供生物可降解高分子包封水溶性分子微球的制备方法，具体技术方案如下。

生物可降解高分子包封水溶性分子微球的制备方法，包括如下步骤：

（1）将纳米介孔孔材料加入含有水溶性分子水溶液中形成内水相；

（2）将步骤（1）得到的内水相加入可降解高分子有机溶液中，在高速分散机下分散形成初乳液；

（3）将步骤（2）得到的初乳液加入含有表面活性剂的水溶液，高速分散，形成复乳； 

（4）将步骤（3）得到的复乳加入水中搅拌、脱除溶剂固化后过滤干燥，得到生物可降解高分子包封水溶性分子微球。

进一步的 ，步骤（1）所述纳米介孔材料的粒径为2-500nm，介孔材料与水溶性分子的质量比为0.5~10倍。

进一步的 ，步骤（1）中水溶液还添加表面活性剂，提高初乳液稳定性，表面活性剂浓度为0.05%-5%(g/mL)。

进一步的 ，步骤（2）所述高速分散机的分散速度为3000-60000rpm，内水相与可降解高分子有机溶液的体积比为1:2-1:10，分散时间为10min-2h。

进一步的 ，步骤（3）中的水溶液其表面活性剂浓度为0.01%-5%( g/mL)，分散速度为2000-70000rpm，体系中有机相与水相比例在1:1.5-1:20之间，分散时间在10min-5h之间。

进一步的 ，步骤（1）、（3）中的所述表面活性剂为具有生物相容性的阴离子或阳离子或非离子表面活性剂（不限于甲基纤维素、聚乙二醇、羧甲基纤维素或聚乙烯醇）。

进一步的 ，步骤（4）中溶剂脱除温度为20-50℃，溶剂脱除时间为2h-12h，干燥温度为20-50℃。

进一步的 ，步骤（1）中使用的纳米介孔材料为介孔硅或介孔羟基磷灰石；所述水溶性分子包括具有治疗及营养功能的小分子或大分子。

进一步的 ，所述水溶性分子包括激素或化学药物或维生素或蛋白质或短肽中的一种以上。

进一步的 ，可在步骤（2）使用的可降解高分子为聚氨酯或聚酯或聚乳酸或聚乙醇酸或乳酸乙醇酸共聚物或上述高分子的复合物，分子量为10000-100000。

与现有材料相比，本发明具有如下优点和效果：

传统油溶性可降解高分子包封水溶性分子时包封率较低，而通过将纳米介孔材料加入水溶性分子水溶液中，吸附水溶性分子，从而在使用双乳液固化法制备微球时水溶性分子难以被外水相萃取，进而能大大提高水溶性分子的包封率。

具体实施方式

实施例1

将0.5克分子量为17800的聚乳酸-羟基乙酸共聚物加入5mL二氯甲烷中震荡溶解得到可降解高分子油溶液。取500μl配好的100mg/mL的氧氟沙星的水溶液(含0.1%甲基纤维素，g/mL)，加入0.1g粒径为25nm介孔硅摇匀后得到内水相。将内水相加入可降解高分子油溶液中，以7200rpm分散10分钟得到初乳。取30mg甲基纤维素溶于50mL水中(0.06%，g/mL)，将初乳加入后以7200rpm分散10分钟得到复乳。将复乳加入400mL水中35℃脱溶4h。抽滤得到微球后，40℃干燥10h，同未加入介孔硅的微球相比较，氧氟沙星包封率从25%增加到72%。

实施例2

将0.4克分子量为23000的聚乳酸加入5mL二氯甲烷中震荡溶解得到可降解高分子油溶液。取600μl配好的50mg/mL的TGF-β₃水溶液(含1%聚乙二醇，g/mL)，加入0. 1mg粒径为30nm介孔硅摇匀后得到内水相。将内水相加入可降解高分子油溶液中，以9000rpm分散25分钟得到初乳。取300mg聚乙二醇溶于30mL水中(1%，g/mL)，将初乳加入后以10000rpm分散30分钟得到复乳。将复乳加入400mL水中35℃脱溶4h。抽滤得到微球后，40℃干燥10h。TGF-β₃包封率从15%增加到42%。

实施例3

将0.6克分子量为38000的聚己内酯加入4mL二氯甲烷中震荡溶解得到可降解高分子油溶液。取400μl配好的10mg/mL的维生素C水溶液，加入50mg粒径为25nm介孔羟基磷灰石摇匀后得到内水相。将内水相加入可降解高分子油溶液中，以10000rpm分散50分钟得到初乳。取30mg甲基纤维素溶于40mL水中(0.075%，g/mL)，将初乳加入后以12000rpm分散20分钟得到复乳。将复乳加入400mL水中35℃脱溶3h。抽滤得到微球后，40℃干燥10h。维生素C包封率从15%增加到45%。

实施例4

将0.3克分子量为50000的聚乳酸加入6mL二氯甲烷中震荡溶解得到可降解高分子油溶液。取400μl配好的2mg/mL的丝氨酸水溶液(含0.5%羧甲基纤维素，g/mL)，加入0. 5mg粒径为200nm介孔羟基磷灰石摇匀后得到内水相。将内水相加入可降解高分子油溶液中，以8000rpm分散1小时得到初乳。取30mg甲基纤维素溶于20mL水中(0.15%，g/mL)，将初乳加入后以9000rpm分散50分钟得到复乳。将复乳加入400mL水中35℃脱溶7h。抽滤得到微球后，40℃干燥10h。丝氨酸包封率从22%增加到67%。

实施例5

将0.5克分子量为90000的聚戊内酯加入4mL二氯甲烷中震荡溶解得到可降解高分子油溶液。取600μl配好的10mg/mL的氧氟沙星水溶液(含2%聚乙烯醇，g/mL)，加入25mg粒径为100nm介孔羟基磷灰石摇匀后得到内水相。将内水相加入可降解高分子油溶液中，以8000rpm分散20小时得到初乳。取10mg甲基纤维素溶于30mL水中(0.03%，g/mL)，将初乳加入后以10000rpm分散15分钟得到复乳。将复乳加入400mL水中35℃脱溶3h。抽滤得到微球后，40℃干燥10h。氧氟沙星包封率从28%增加到76%。

实施例6

将0.3克分子量为40000的聚氨酯加入4mL二甲基甲酰胺中震荡溶解得到可降解高分子油溶液。取800μl配好的10mg/mL的氧氟沙星水溶液(含3%聚乙烯醇，g/mL)，加入32mg粒径为200nm介孔羟基磷灰石摇匀后得到内水相。将内水相加入可降解高分子油溶液中，以8000rpm分散30小时得到初乳。取0.6g甲基纤维素溶于30mL水中(2%，g/mL)，将初乳加入后以10000rpm分散20分钟得到复乳。将复乳加入400mL水中35℃脱溶3h。抽滤得到微球后，40℃干燥10h。氧氟沙星包封率从35%增加到68%。