一種凝固浴剪切法制備的聚合物載藥微球及其方法與應用
【專利摘要】本發明公開一種凝固浴剪切法制備的聚合物載藥微球及其方法與應用，屬于生物技術和生物醫藥領域。一種凝固浴剪切裝置，包括微量注射泵，注射器，旋轉電機，攪拌棒，盛放凝固浴的容器；所述的注射器中的乳液由微量注射泵推動并注射入盛放凝固浴的容器中，攪拌棒在旋轉電機的帶動下旋轉，帶動凝固浴旋轉。旋轉的液體產生剪切作用。乳液在剪切力作用下逐漸拉長變細，分散為球狀液滴，在凝固浴中擴散，逐漸固化為固態微球，最后加入過量凝固液，使微球在重力作用下沉淀析出。本發明的制備過程安全，溫和，便捷，簡易，易于實現；所制備微球粒徑均一度高，分散性能優良；可控包封率；使用沉淀代替離心收集微球，避免微球受損。
【專利說明】
一種凝固浴剪切法制備的聚合物載藥微球及其方法與應用
技術領域
[0001]本發明屬于生物技術和生物醫藥領域，具體涉及一種凝固浴剪切法制備的聚合物載藥微球及其方法與應用。
【背景技術】
[0002]目前多肽、蛋白質類藥物緩、控釋制劑主要包括微球、納米囊、納米粒、脂質體及凝膠等。其中研究較多的是可生物降解的高分子緩釋微球。藥物微球是通過物理或者化學的方法將藥物分散、吸附或者溶解在高分子載體材料中形成的微小球狀實體。相比于傳統和常規劑型，微球給藥系統具有獨特的藥物保護作用及控制釋放特性，作為多肽、蛋白質類大分子藥物的傳輸載體，在延長藥物的活性，提高藥物穩定性等方面，具有比一般藥物制劑明顯的優越性，受到醫藥研究工作者的高度重視，同時具有廣泛的市場發展前景。
[0003]微球被用于藥物控緩釋體系來治療許多疾病，這些疾病的治療要求藥物在血液中維持一定的濃度，或者通過靶向作用使藥物到達特定的組織和器官后緩慢釋放。不同類型的藥物微球都具有藥物控釋特性，并且可以通過改變微球的性質使其具有特定組織及器官靶向性，使藥物在靶向部位的濃度顯著增加，作用時間延長，提高了藥物的治療效果，同時減輕了對人體正常組織的毒副作用，是一種新型的給藥系統。目前發現許多材料均可用于制備微球。其中安全、可進行靶向修飾、體內可降解的合成高分子材料受到普遍的重視并得到廣泛應用。
[0004]用于包載微球的材料需具備良好的生物相容性與可降解性。目前多肽和蛋白質類藥物緩釋、控釋所用的載體研究和應用最多的是聚乳酸和聚乳酸羥基乙醇酸的共聚物(PLGA)，其對機體無害，高分子主鏈在體內水解斷裂后生成乳酸單體，最終生成的COdPH2O經肺、腎、皮膚排泄，是目前被公認的生物相容性好、可生物降解、無毒性材料，并且已經得到美國FDA批準并廣泛用于藥物緩釋控釋系統。
[0005]制造微球的方法有多種，比如相分離法、超聲霧化法、乳化溶劑揮發法和噴霧干燥法等。這些方法大多是將含有藥物(水溶液或者小的固體顆粒形式)的芯材分散在已溶解聚合物的有機溶劑中，將此有機相(第一相)加入至含有表面活性劑的水相或另一種對包裹材料不溶的有機相(第二相)中，再通過萃取、揮發或相分離方法將第一相中的有機溶劑除去。微球的載藥量和包封率取決于所采用的準備工藝，其中乳化-溶劑揮發法具有操作簡便、重現性好、無需特殊設備等優點，是目前最常用的方法之一。
[0006]但采用目前常見的方法制造微球，容易造成微球粒徑分布不均一，包封率不穩定，制成的微球容易破裂變形等問題，最終導致藥物的大量損失。
【發明內容】
[0007]為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種凝固浴剪切裝置。通過該裝置能制備得到粒徑分布均一，包封率穩定，釋放速率可調控的聚合物載藥微球。該技術運用凝固浴在攪拌條件下產生的剪切力切斷通過注射器注射入的乳液，并逐漸固化為微球。
[0008]本發明的另一目的在于提供一種利用凝固浴剪切法制備聚合物載藥微球的方法。
[0009]本發明的另一目的在于提供通過上述方法得到的聚合物載藥微球。該方法所制備的微球具有優良的分散效果，無需復雜的處理即可獲得粉末狀微球。
[0010]本發明的再一目的在于提供上述聚合物載藥微球在生物技術和生物醫藥領域的應用。本發明的微球可用于蛋白質分析與純化技術、基因芯片技術、哺乳動物細胞大規模微載體培養技術等。對于介質填料、藥物載體、非病毒性基因傳染載體以及基因芯片的研制等有著重要的意義。
[0011 ]本發明的目的通過下述技術方案實現:
[0012]—種凝固浴剪切裝置，包括微量注射栗，注射器，旋轉電機，攪拌棒，盛放凝固浴的容器;所述的注射器中的乳液由微量注射栗推動并注射入盛放凝固浴的容器中，攪拌棒在旋轉電機的帶動下旋轉，帶動凝固浴旋轉。旋轉的液體產生剪切作用。乳液在剪切力作用下逐漸拉長變細，分散為球狀液滴，在凝固浴中擴散，逐漸固化為固態微球，最后加入過量凝固液(乙醇)，使微球在重力作用下沉淀析出。
[0013]—種利用凝固浴剪切法制備聚合物載藥微球的方法，包括如下步驟:
[0014](I)配置乳液和凝固浴；
[0015](2)設定注射器的針頭與攪拌棒的間距；
[0016](3)設定微量注射栗的推進體積速度；
[0017](4)設定旋轉電機轉速；
[0018](5)微球沉淀析出；
[0019](6)收集微球。
[0020]步驟(I)中所述的乳液為聚合物溶液與藥物水溶液形成的油包水乳液。
[0021]所述的聚合物包括聚羥基乙醇酸(PLGA )、聚己內酯(PCL)和聚乳酸(PLA)等中的至少一種;所述的聚合物溶液的溶劑包括二氯甲烷、氯仿、二甲基亞砜和一氯甲烷等強極性有機溶劑中的至少一種。
[0022]所述的聚合物溶液中聚合物的濃度為2.5?15%(w/v);
[0023]所述的藥物水溶液中藥物的濃度為2.5?20%(w/v)。
[0024]步驟(I)中所述的凝固浴的組成為甘油和乙醇的混合液，兩者的體積比為5:1?2:1o
[0025]步驟(2)中所述的針頭內徑為0.2?1mm。
[0026]步驟(2)中所述的針頭伸入凝固浴液面以下3?8cm。
[0027]步驟(2)中所述的間距為0.1mm?0.5mm;
[0028]步驟(3)中所述的微量注射栗的推進體積速度為0.4?16mL/h;
[0029]步驟(4)中所述的旋轉電機轉速為600?2000rad/min;優選為800?1600rad/min。
[0030]步驟(5)中所述的微球沉淀析出是在凝固浴加入過量凝固液(如:乙醇)使微球沉淀析出。
[0031]步驟(6)中收集到的微球自然狀態下風干，然后放入干燥箱中除凈水分。
[0032]—種聚合物載藥微球，通過上述方法制備得到。
[0033]所述的聚合物載藥微球在生物技術和生物醫藥領域中的應用。本發明的聚合物載藥微可用于蛋白質分析與純化技術、基因芯片技術、哺乳動物細胞大規模微載體培養技術等。對于介質填料、藥物載體、非病毒性基因傳染載體以及基因芯片的研制等有著重要的意義。
[0034]本發明工作過程如下:注射器2中的乳液通過微量注射栗I推動并注射入盛放凝固浴的容器5中，攪拌棒4在旋轉電機3的帶動下旋轉，帶動凝固浴旋轉，產生剪切作用。乳液在剪切力作用下逐漸拉長變細，分散成球狀液滴。球狀液滴中的溶劑逐漸擴散到凝固浴中，液滴固化為固體微球，最后加入過量乙醇，使微球在重力作用下沉淀析出。
[0035]本發明可通過調節注射速度與凝固液剪切速度，獲得不同粒徑、包封率的微球。
[0036]本發明相對于現有技術，具有如下的優點及效果:
[0037](I)本發明的凝固浴剪切裝置中注射器推進速度可控，獲得的成型微球粒徑可調且均一。
[0038](2)本發明的凝固浴剪切裝置中注射器的針頭緊貼于攪拌棒，注射入凝固浴的乳液所受剪切力均一，乳液被剪切分散后形成的球狀液滴大小均一。
[0039](3)本發明的乳液液滴分散效果優良，后期處理工藝簡便。
[0040](4)本發明無需離心處理或抽真空冷凍干燥，對微球的損傷大大降低。
[0041](5)本發明的制備過程安全，溫和，便捷，簡易，易于實現;所制備微球粒徑均一度高，分散性能優良；可控包封率;使用沉淀代替離心收集微球，避免微球受損。
【附圖說明】
[0042]圖1是凝固浴剪切裝置的結構示意圖。
[0043]圖2是實施例1制備的聚合物載藥微球未固化時的光學圖像。
[0044]圖3為實施例1制備的聚合物載藥微球掃描電鏡圖像。
【具體實施方式】
[0045]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
[0046]本發明為采用凝固浴剪切法制備聚合物載藥微球，其中，所述的凝固浴剪切裝置包括微量注射栗I，注射器2，旋轉電機3，攪拌棒4，盛放凝固浴的容器5。其中，所述的注射器2中的乳液通過微量注射注射栗I推動并注射入盛放凝固浴的容器5中，攪拌棒4在旋轉電機3的帶動下旋轉，帶動凝固浴旋轉。旋轉的液體產生剪切作用，使注射入的乳液逐漸拉長變細，分散為球狀液滴。液滴中的溶劑逐漸擴散到凝固浴中，固化為固體微球，最后加入過量的乙醇，使固體微球在重力作用下沉淀析出。
[0047]實施例1
[0048]將0.5g PLGA(Mw = 50000)溶于1mL二氯甲烷中，磁力攪拌12小時得到質量體積分數為5%(w/v)的溶液，真空脫泡。將50mg萬古霉素融于ImL水中，混勻靜置。將以上兩種溶液混勻，進行乳化，得到油包水乳液。隨后加入到注射器2中，將注射器2固定于微量注射栗I上，設置推進速度為2mL/h。旋轉電機轉速設置為1600rad/min。其中，注射器的針頭與攪拌棒的間距為0.2mm;注射器的針頭滲入凝固浴液面以下5cm。凝固浴成分為甘油/乙醇(3:1，v/v)，乳液在微量注射栗I的推進下注射入凝固浴中，在剪切作用下形成球狀液滴，然后固化成球。得到的微球洗凈后風干，然后放入干燥箱中除凈水分，得到聚合物載藥微球。測得粒徑為20.13μπι，包封率72.56 %。
[0049]聚合物載藥微球未固化時的光學圖像如圖2所示，微球粒徑均一，分散性能優良；微球的結構分為外層與內層，內部為含有藥物的水相部分，外部為含有PLGA的油相部分。未固化的微球分散在以凝固浴為水相的介質里。聚合物載藥微球掃描電鏡圖像如圖3所示，干燥后的微球為多孔球體。
[0050]實施例2
[0051 ] 將1.5g PLGA(Mw = 50000)溶于1mL二氯甲烷中，磁力攪拌12小時得到質量體積分數為15% (w/v)的溶液，真空脫泡。將200mg萬古霉素融于ImL水中，混勻靜置。將以上兩種溶液混勻，進行乳化，得到油包水乳液。隨后加入到注射器2中，將注射器2固定于微量注射栗I上，設置推進速度為4mL/h。旋轉電機轉速設置為1600rad/min。其中，注射器的針頭與攪拌棒的間距為0.5mm;注射器的針頭滲入凝固浴液面以下3cm。凝固浴成分為甘油/乙醇(3:1，v/v)，乳液在微量注射栗I的推進下注射入凝固浴，在剪切作用下形成球狀液滴，然后固化成球。得到的微球洗凈后風干，然后放入干燥箱中除凈水分，得到聚合物載藥微球。測得粒徑為26.75μπι，包封率55.94 %。
[0052]實施例3
[0053]將0.25g PCL(Mw = 30000)溶于1mL二氯甲烷中，磁力攪拌12小時得到質量體積分數為2.5% (w/v)的溶液，真空脫泡。將50mg萬古霉素融于ImL水中，混勻靜置。將以上兩種溶液混勻，進行乳化，得到油包水乳液。隨后加入到注射器2中，將注射器2固定于微量注射栗I上，設置推進速度為16mL/h。旋轉電機轉速設置為800rad/min。其中，注射器的針頭與攪拌棒的間距為0.5mm;注射器的針頭滲入凝固浴液面以下8cm。凝固浴成分為甘油/乙醇(3:1，v/v)，乳液在微量注射栗I的推進下滴入凝固浴，在剪切作用下形成球狀液滴，然后固化成球。得到的微球洗凈后風干，然后放入干燥箱中除凈水分，得到聚合物載藥微球。測得粒徑為31.26μπι，包封率36.16%。
[0054]實施例4
[0055]將0.25gPLA(Mw = 75000)與0.25g PCL(Mw = 80000)溶于1mL二氯甲烷中，磁力攪拌12小時得到質量體積分數為5 % (w/v)的均勻紡絲液，真空脫泡，將50mg萬古霉素融于2mL水中，混勻靜置。將以上兩種溶液混勻，進行乳化，得到油包水乳液。隨后加入注射器2中，將注射器2固定于微量注射栗I上，設置推進速度為16mL/h。旋轉電機轉速設置為800rad/min。其中，注射器的針頭與攪拌棒的間距為0.1mm;注射器的針頭滲入凝固浴液面以下5cm。凝固浴成分為甘油/乙醇(3: l，v/v)，乳液在微量注射栗I的推進下注射入凝固浴，在剪切作用下形成球狀液滴，然后固化成球。得到的微球洗凈后風干，然后放入中進一步除凈水分，得到聚合物載藥微球。測得粒徑為46.64μπι，包封率39.02 %。
[0056]實施例5
[0057]將0.5g PLGA(Mw = 50000)溶于1mL二氯甲烷中，磁力攪拌12小時得到質量體積分數為5%(w/v)的溶液，真空脫泡。將50mg萬古霉素融于ImL水中，混勻靜置。將以上兩種溶液混勻，進行乳化，得到油包水乳液。隨后加入到注射器2中，將注射器2固定于微量注射栗I上，設置推進速度為16mL/h。旋轉電機轉速設置為1600rad/min。其中，注射器的針頭與攪拌棒的間距為0.2mm;注射器的針頭滲入凝固浴液面以下5cm。凝固浴成分為甘油/乙醇(2:1，v/v)，乳液在微量注射栗I的推進下注射入凝固浴中，在剪切作用下形成球狀液滴，然后固化成球。得到的微球洗凈后風干，然后放入干燥箱中除凈水分，得到聚合物載藥微球。測得粒徑為37.08μπι，包封率56.31 %。
[0058]實施例6
[0059]將0.5g PLGA(Mw = 50000)溶于1mL二氯甲烷中，磁力攪拌12小時得到質量體積分數為5%(w/v)的溶液，真空脫泡。將50mg萬古霉素融于ImL水中，混勻靜置。將以上兩種溶液混勻，進行乳化，得到油包水乳液。隨后加入到注射器2中，將注射器2固定于微量注射栗I上，設置推進速度為0.4mL/h。旋轉電機轉速設置為1600rad/min。其中，注射器的針頭與攪拌棒的間距為0.2mm;注射器的針頭滲入凝固浴液面以下5cm。凝固浴成分為甘油/乙醇(5:1，v/v)，乳液在微量注射栗I的推進下注射入凝固浴中，在剪切作用下形成球狀液滴，然后固化成球。得到的微球洗凈后風干，然后放入干燥箱中除凈水分，得到聚合物載藥微球。測得粒徑為71.84μπι，包封率22.87 %。
[0060]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種凝固浴剪切裝置，其特征在于:包括微量注射栗，注射器，旋轉電機，攪拌棒，盛放凝固浴的容器;所述的注射器中的乳液由微量注射栗推動并注射入盛放凝固浴的容器中，攪拌棒在旋轉電機的帶動下旋轉，帶動凝固浴旋轉。2.—種利用凝固浴剪切法制備聚合物載藥微球的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)配置乳液和凝固浴； (2)設定注射器的針頭與攪拌棒的間距； (3)設定微量注射栗的推進體積速度； (4)設定旋轉電機轉速； (5)微球沉淀析出； (6)收集微球； 步驟(I)中所述的凝固浴的組成為甘油和乙醇的混合液，兩者的體積比為5:1?2:1。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于: 步驟(I)中所述的乳液為聚合物溶液與藥物水溶液形成的油包水乳液。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于: 所述的聚合物包括聚羥基乙醇酸、聚己內酯和聚乳酸中的至少一種； 所述的聚合物溶液的溶劑包括二氯甲烷、氯仿、二甲基亞砜和一氯甲烷中的至少一種。5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于 所述的聚合物溶液中聚合物的濃度為2.5?15%w/v; 所述的藥物水溶液中藥物的濃度為2.5?20 %w/v06.根據權利要求2所述的方法，其特征在于: 步驟(2)中所述的針頭伸入凝固浴液面以下3?8cm; 步驟(2)中所述的間距為0.1mm?0.5mmo7.根據權利要求2所述的方法，其特征在于: 步驟(3)中所述的微量注射栗的推進體積速度為0.4?16mL/h。8.根據權利要求2所述的方法，其特征在于: 步驟(4)中所述的旋轉電機轉速為600?2000rad/min。9.一種聚合物載藥微球，其特征在于通過權利要求2?8任一項所述的方法制備得到。10.權利要求9所述的聚合物載藥微球在生物技術和生物醫藥領域中的應用。
【文檔編號】A61K47/34GK106074392SQ201610397620
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月6日
【發明人】屠美, 余斌, 杜霖, 王磊, 楊勤夢
【申請人】暨南大學