一種基于微流控技術控制納米顆粒質量參數的方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于微流控技術控制納米顆粒質量參數的方法。該方法通過調節有機相和水相的流速比，就可以制備一系列不同粒徑尺寸的納米膠束，并且得到的尺寸高度均一，方法簡單，容易操作，并且成本低，能滿足我們的實際需求，使得納米材料在生物醫學領域具有有更廣闊的應用前景。
【專利說明】
一種基于微流控技術控制納米顆粒質量參數的方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種微流控技術，尤其涉及一種基于微流控技術控制納米顆粒質量參數的方法。
【背景技術】
[0002]納米藥物尺寸小穩定性好，具有藥效持久、易透過生物屏障、易吸收等特點。納米粒子可由不同化學性質的材料組成，近20年來納米藥物的應用研究日益增加并趨于成熟。近年來，納米藥物輸送系統受到人們的高度重視，已初步用于腫瘤、糖尿病和血管病等疾病的實驗和臨床治療，生物降解性高分子納米顆粒成為其中研究的熱點。
[0003]傳統利用高分子納米顆粒制備納米膠束的方法(例如乳化溶劑揮發法、相分離法、噴霧干燥法和溶劑提取法)制備方法復雜而且困難，不容易實現大規模生產，更重要的是粒徑分布差異系數大。
[0004]納米材料的粒徑大小在納米材料的生物學效應及生物醫學應用方面具有較大的意義。納米粒子的粒徑大小與藥物在體內的滲透滯留效應(EPR)密切相關，長循環聚合物納米膠束的殺腫瘤細胞效應依賴于膠束的尺寸和腫瘤的滲透性，在具有較高滲透性、血管豐富的腫瘤體內，粒徑小于10nm的納米藥物沒有尺寸依賴的滲透效應，而粒徑更小的納米藥物由于代謝較快，不易在腫瘤組織內發揮生物學作用。由此可見，納米藥物的粒徑大小與其生物學效應密切相關。同時，無機材料中涉及尺寸依賴的抗菌性、尺寸依賴的細胞攝取、尺寸依賴的細胞毒性和動物毒性，可見尺寸依賴的物理化學性質在許多材料中都有表現，這為我們后續充分利用并發揮不同尺寸的納米材料各自的優勢，設計有針對性的各種生物載體，生物探針及生物傳感器提供了強大的支持，有望使納米材料在生物醫學領域的應用能得到更好的發揮。
[0005]現有的納米膠束傳統制備方法在粒徑控制方面存在很大的短板，并且不能制備出一系列粒徑不同的納米顆粒來滿足我們的實際需求。
[0006]具有一端親水、一端疏水的兩親性嵌段共聚物在水中會形成核殼結構的膠束狀聚集體。其中，膠束的內核由疏水鏈段組成，而親水鏈段在核周圍形成外殼，以維持整個膠束結構的穩定性。嵌段共聚物膠束作具有以下幾方面的優勢:①嵌段共聚物膠束體系可以有效增加藥物分子在水中的分散性，有效的避免藥物分子在生物微環境中降解，與此同時，兩親性嵌段共聚物膠束的親水殼層還可以增強藥物分子在腫瘤組織中的滲透性，大大提高藥物的療效;②嵌段共聚物膠束與天然的載體如病毒和血清脂蛋白十分相似，而且其親水性的外殼和較小的粒徑可以有效的避免被人體網狀內皮系統的主動攝取，從而進一步延長了藥物分子在體內的循環時間；③由于腫瘤組織中的血管具有高通透性和高滯留性，嵌段共聚物膠束的較小粒徑和在體內的長循環時間使其更容易在腫瘤組織滯留和積累，大大增強了膠束對腫瘤組織的被動靶向作用;④通過在嵌段共聚物膠束的表面結合特定的靶向分子或使用。
[0007]環境響應性的嵌段共聚物作為基體材料，膠束還可以具備潛在的主動靶向能力，進一步提高藥物在病變部位的富集，減少藥物的浪費，同時降低藥物的不良反應。
[0008]PEG-PLGA具有三維立體多孔結構，良好的生物相容性，良好的細胞材料界面特性，優良的生物可降解性，延展性和適應性，因此被廣泛用作膠束合成的聚合物材料。傳統嵌段共聚物膠束制備方法例如兩相透析法在制備膠束的過程中，兩相交換速度太快，而且交換速度不可控，接觸面積不可控，極大影響組裝過程的穩步進行，導致膠束結構極不穩定。在這里，我們引入了新的技術一一微流控技術。
[0009]微流控技術是目前合成納米膠束的最前沿技術，其是指在納米尺度的低維通道結構中控制體積為皮升至納升的流體進行流動并傳質、傳熱的技術。此最新技術進行液液微分散可以得到尺寸高度均一的液滴或氣泡。微流控技術在合成納米膠束的粒徑控制方面具有以下優勢:①實驗可操控性高，制備過程簡單;②生成的液滴粒徑均一，混合均勻，形成穩定;③通過對通道結構尺寸的改變，控制所產生液滴的大小，就能夠充分滿足制備單分散性納米粒子的要求;④僅需改變分散相、流動相組成，就能夠制備各種各樣性能不同的納米粒子;⑤改變兩相的流速可以生成一系列粒徑不同的液滴，滿足實際需求。
[0010]在微流控制備納米膠束過程中，在可控范圍內調節壓強，就可以使微流控系統內兩相液體的流速發生相應變化;在我們這項專利中，通過調節壓強，有機相和水相的流速發生相應變化，就可以制備一系列不同粒徑尺寸的納米膠束，滿足我們的實際需求。
【發明內容】
[0011]本發明解決了利用傳統的制備納米膠束的方法復雜困難，不容易實現大規模生產，并且粒徑分布差異系數大等問題。通過調節有機相和水相的流速比，就可以制備一系列不同粒徑尺寸的納米膠束，并且得到的尺寸高度均一，方法簡單，容易操作，并且成本低，能滿足我們的實際需求。
[0012]本發明的第一個方面提供了一種基于微流控技術控制納米顆粒質量參數的方法，包括如下步驟:
[0013]步驟I調節壓強
[0014]打開壓力栗開關和壓力栗閥門，然后打開壓強顯示屏和流速顯示屏，直至氣壓穩定；
[0015]步驟2合成納米膠束
[0016]往左玻璃壓力室中加入溶解了藥物載體和藥物的有機溶液作為有機相，往右玻璃室中加入二次水作為水相;然后將兩相溶液通過進液管在壓強推送下進入微流控芯片，通過調節壓強，有機相和水相的流速比，反應生成不同粒徑尺寸的納米膠束;所述的有機相和水相的流速比為1:6-1:10。
[0017]優選地，上述步驟2中有機相壓強為250-345mb，水相壓強為890-980mb。
[0018]更優選地，上述步驟2中有機相壓強為300mb，水相壓強為955mb。
[0019]優選地，上述步驟2有機相的流速為30-40yL/min，水相流速為280-400yL/min。[°02°] 更優選地，上述步驟2有機相的流速為30yL/min，水相流速為280yL/min。
[0021 ] 優選地，上述步驟2中藥物載體是Mal-PEG-PLGA。
[0022]優選地，上述步驟2中藥物是多西他賽。
[0023]優選地，上述步驟2中有機溶液的配制過程包括如下步驟:
[0024]稱量Mal-PEG-PLGA和多西他賽，然后將它們共同溶解于有機溶劑中，充分溶解后過濾膜，即得到有機溶液。
[0025 ]更優選地，上述步驟2中的有機溶劑是乙腈。
[0026]本發明的第二個方面提供了一種上述微流控技術控制納米顆粒質量參數的方法制備的納米膠束。
[0027]本發明與現有技術相比，具有以下有益效果:
[0028]傳統的利用高分子納米顆粒制備納米膠束的方法復雜并且工藝難度高，不容易實現大規模生產，并且粒徑分布差異系數大。在粒徑控制方面存在很大的短板，并且不能制備出一系列粒徑不同的納米顆粒來滿足我們的實際需求。本發明的方法克服了傳統方法的上述缺陷，通過調節有機相和水相的流速比，就可以制備一系列不同粒徑尺寸的納米膠束，并且得到的尺寸高度均一，方法簡單，容易操作，并且成本低，能滿足我們的實際需求，使得納米材料在生物醫學領域具有有更廣闊的應用前景。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發明方法的設計原理圖；
[0030]圖2為實施例1方法制備的納米膠束的粒徑分布圖；
[0031 ]圖3為實施例2方法制備的納米膠束的粒徑分布圖；
[0032]圖4為實施例3方法制備的納米膠束的粒徑分布圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于本發明而不用于限制本發明的范圍。
[0034]實施例1
[0035]本發明提供了一種微流控技術控制納米顆粒質量參數的方法，具體步驟如下:
[0036]使用Mal-PEG-PLGA共聚物做為藥物載體，其中PEG和PLGA的分子量分別為5000和30000。稱量Mal-PEG-PLGA顆粒1mg，多西他賽藥物粉2mg，共同溶解于4mL乙腈中，充分溶解后過220nm的濾膜，放入左側玻璃壓力室。選取干凈的小玻璃瓶裝滿二次水放入右側玻璃壓力室，設計原理圖如圖1所示。手動控制控制按鈕，設置微流控壓強:Mal-PEG-PLGA 300mb，二次水955mb ；流速:Mal-PEG-PLGA: 30yL/min，二次水:280yL/min(流速比接近1:9)，反應時間為40min，合成了淡藍色澄清透明的納米膠束，粒徑分布如圖2所示。
[0037]實施例2
[0038]本實施例的方法與實施例1的唯一區別在于使用傳統乳化揮發法來合成納米膠束，合成的納米膠束粒徑在SOOnm左右，粒徑分布差異系數大且合成過程繁瑣，效果遠不盡人意，粒徑分布如圖3所示。
[0039]實施例3
[0040]本實施例方法與實施例1的唯一區別在于:將有機相和水相的流速分別進行調節，將流速比分別設置為1:6、1:7、1:8、1:9、1:10，得到了不同粒徑的納米粒子，粒徑分布如圖4所示。本實施例進一步驗證了本發明方法控制納米膠束的質量參數是可行的，且生成的納米膠束的粒徑與有機相和水相的流速比相關。
[0041]以上對本發明的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本發明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領域技術人員而言，任何對本發明進行的等同修改和替代也都在本發明的范疇之中。因此，在不脫離本發明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應涵蓋在本發明的范圍內。
【主權項】
1.一種基于微流控技術控制納米顆粒質量參數的方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟I調節壓強 打開壓力栗開關和壓力栗閥門，然后打開壓強顯示屏和流速顯示屏，直至氣壓穩定； 步驟2合成納米膠束 往左玻璃壓力室中加入溶解了藥物載體和藥物的有機溶液作為有機相，往右玻璃室中加入二次水作為水相;然后將兩相溶液通過進液管在壓強推送下進入微流控芯片，通過調節壓強，有機相和水相的流速比，反應生成不同粒徑尺寸的納米膠束;所述的有機相和水相的流速比為1:6-1:10。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中有機相壓強為250-345mb，水相壓強為890-980mb。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中有機相壓強為300mb，水相壓強為955mb。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2有機相的流速為30-40yL/min，水相流速為280-400yL/min。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2有機相的流速為30yL/min，水相流速為 280yL/min。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中藥物載體是Mal-PEG-PLGA。7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中藥物是多西他賽。8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中有機溶液的配制過程包括如下步驟: 稱量Mal-PEG-PLGA和多西他賽，然后將它們共同溶解于有機溶劑中，充分溶解后過濾膜，即得到有機溶液。9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述的有機溶劑是乙腈。10.根據權利要求1-9中任意一項所述的方法制備的納米膠束。
【文檔編號】A61K9/107GK105878185SQ201610392134
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月3日
【發明人】周崧雯, 李永勇, 鮑昱辰, 羅潔
【申請人】上海市肺科醫院