一種改性殼聚糖與聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)復合微球的制備
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種生物可降解的殼聚糖(CS)與聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)(PAMPS)的復合微球制備，屬于生物材料與緩釋技術領域。
【背景技術】
[0002]腫瘤的介入療法是將栓塞微球利用手術方式將其置入特定部位，通過阻斷腫瘤供血和營養物質的供應，達到治療癌癥的目的。這種治療方式的優點:對周身毒副作用較小；對腫瘤治療徹底；避免癌細胞的再轉移等。可是也有其固有缺陷，如:治療周期長；會有疼痛、發熱、嘔吐等不良反應。為了增強對腫瘤細胞的殺傷力度，縮短治療周期，很多學者開始嘗試在栓塞微球上負載化療藥物，制備成載藥栓塞微球。目前，栓塞微球負載藥物的方式比較單一，最常用的載藥方式是將化療藥物直接包覆在微球內部，通過擴散方式釋放藥物。這種載藥方式的優點是載藥量大且可以控制。由于化療藥物參與微球合成的多步反應，流失嚴重且部分藥物分解失活，這也限制了該微球的推廣。
[0003]為了改善現有載藥微球的制備工藝，本實驗選擇新的載藥方式:利用溶脹吸收和正負離子間的靜電吸附作用，使藥物快速負載。殼聚糖是一種生物相容性好，無毒，無害，可以生物降解的大分子，其與醛類反應所得微球溶脹性好，可生物降解，是比較理想的藥物載體。2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)是一種攜帶有磺酸基團和雙鍵的有機物，其中雙鍵可以在引發劑作用下打開發生聚合反應，形成聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)。磺酸基在水中電離出氫離子顯示負電性，可以和阿霉素分子發生靜電吸附。本文利用反向懸浮交聯法制備出PAMPS與殼聚糖的互穿網絡型微球，為了減小載藥過程中殼聚糖中游離氨基對阿霉素分子的屏蔽干擾，本發明中用丁二酸酐與殼聚糖中游離氨基反應，使其轉變成羧基，最終得到改性互穿網絡CS/PAMPS復合微球，以提高微球負載荷正電藥物的能力。利用殼聚糖微球的良好溶脹性和磺酸基對阿霉素分子的靜電吸附，達到快速大量載藥的目的。
【發明內容】
[0004]本發明提供一種表面經功能化后可以通過靜電吸附和溶脹吸收二重方式負載阿霉素的改性CS/PAMPS復合微球制備方法。首先制備了 CS/PAMPS混合溶液，然后利用此混合液制備CS/PAMPS復合微球，并用丁二酸酐與微球中的游離氨基(-NH2)反應，制備出改性互穿網絡CS/PAMPS復合微球，利用微球中的游離磺酸基團和羧基與氨基靜電作用和微球良好的溶脹性來負載阿霉素。
[0005]本發明的有益效果:
[0006]①改性CS/PAMPS復合微球可以利用靜電吸附和溶脹吸收兩種方式負載藥物，微球中富含羧基和磺酸基團，對于荷正電藥物例如阿霉素載藥量大、載藥速度快、無泄漏。
[0007]②以殼聚糖為主要成分，微球可生物降解。
[0008]③通過改性CS/PAMPS復合微球，減小了殼聚糖中氨基對于阿霉素的屏蔽，提高了載藥潛能。
【附圖說明】
[0009]圖1 (a)交聯劑戊二醛加入量為4.0g時的微球照片；(b)是交聯劑加入量為6.0g時的CS微球照片；(C)是交聯劑加入量為3.0g時的CS微球照片；(d)是交聯劑加入量為
6.0g時的CS微球照片。
[0010]圖2不同微球的紅外譜圖；(a:CS微球；b:CS/PAMPS復合微球；c:丁二酸酐改性CS/PAMPS 微球)。
[0011]圖3不同微球在生理鹽水中的直徑變化曲線；(a:CS微球；b:CS/PAMPS復合微球；c:丁二酸酐改性CS/PAMPS微球)。
[0012]圖4復合載藥微球在不同pH的PBS緩沖溶液中的藥物(阿霉素)釋放曲線；(a:pH = 4.0 ；b:pH = 5.0 ；c:pH = 6.0 ；d:pH = 7.0 ；e:pH = 7.4)。
【具體實施方式】
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[0013]實施例1:CS/PAMPS混合溶液的制備:機械攪拌下，向48g蒸餾水中加入Ig冰醋酸和2.0g殼聚糖(CS)，待完全溶解后加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)，氮氣保護下加入一定量的N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)和過硫酸鉀(K2S2O8)，60°C下反應3小時，所得溶液呈乳白狀。
[0014]實施例2:CS/PAMPS復合微球的制備:在燒杯中加入50mL石蠟油，機械攪拌下加入司班80和1mL上述混合液，30分鐘后加入4.0g戊二醛溶液(25% )和ImL鹽酸(36% )，25°C反應1.5小時，經抽濾、洗滌、干燥后得到CS/PAMPS復合微球。
[0015]實施例3:改性互穿網絡CS/PAMPS復合微球的制備:取3.0g 丁二酸酐溶于50mLDMF中，磁力攪拌下加入1.0g CS/PAMPS復合微球，于40°C下反應1.5h，經過濾、洗滌、干燥后得到改性復合微球。
[0016]實施例4:改性互穿網絡CS/PAMPS復合載藥微球的制備:配制濃度為0.25mg/mL的鹽酸阿霉素溶液40mL，稱取150mg改性CS/PAMPS復合微球放入其中，低速攪拌下進行藥物負載反應。
[0017]實施例5:精確稱取150mg改性CS/PAMPS復合微球5次，分別置于pH值為4.0、5.0、6.0、7.0和8.0的鹽酸阿霉素溶液中，避光環境中磁力攪拌48小時。在不同時間點，用紫外分光計得出溶液中阿霉素的濃度。
[0018]實施例6:用光學顯微鏡對微球進行拍照，圖1中a是交聯劑加入量為4.0g時的CS微球照片；b是交聯劑加入量為6.0g時的CS微球照片；c是交聯劑加入量為3.0g時的CS微球照片；d是交聯劑加入量為7.0g時的CS微球照片。結果顯示:a、b和d中微球外觀圓整，分散性良好。b與a相較，微球顏色明顯加深，這是交聯劑加入量增加導致的結果。由圖可知交聯劑的最佳加入量為4.0g。
[0019]實施例7:圖2顯示不同微球的紅外譜圖，a:CS微球；b:CS/PAMPS復合微球；c:丁二酸酐改性CS/PAMPS微球。
[0020]實施例8:圖3中是不同微球在生理鹽水中的直徑變化曲線。a:CS微球；b:CS/PAMPS復合微球；c:T二酸酐改性CS/PAMPS微球。結果顯示:CS微球及其改性微球的溶脹性良好，溶脹平衡時微球直徑可以增大到干燥狀態時的2倍；用丁二酸酐修飾后的微球溶脹性較CS微球好；微球的溶脹性由其自身的特性及交聯劑戊二醛的加入量所決定。丁二酸酐修飾后，親水性基團(-COOH)的引入，導致微球的吸水性能提高，溶脹性變大。在CS/PAMPS復合微球中，親水性基團(磺酸基團)的引入也會提高復合微球的溶脹性能。
[0021 ] 實施例9:圖4是改性互穿網絡CS/PAMPS復合載藥微球在不同pH下的緩沖溶液(PBS)中的藥物釋放曲線(a:pH = 4.0 ；b:pH = 5.0 ；c:pH = 6.0 ；d:pH = 7.0 ；e:pH =
7.4)。結果顯示:在不同pH的PBS溶液中，改性CS/PAMPS復合載藥微球對阿霉素的釋放量隨著PH值的增大而增多。結果分析:多數阿霉素分子通過靜電吸附作用負載于復合微球內部。PH值顯著影響釋放速度。微球中負性電荷官能團較多，在低pH值下，負性電荷官能團質子化，不易電離，微球緊縮，導致藥物分子難以釋放；而在高PH時，官能團電離出質子，微球溶脹，孔道變大，藥物釋放加快。
【主權項】
1.一種改性殼聚糖(CS)與聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)(PAMPS)復合微球。其特征是改性殼聚糖與聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)形成了互穿網絡結構。該微球以微米級的改性殼聚糖微球為主體，通過互穿網絡方式弓I入帶有磺酸基團的PAMPS。其中磺酸基團的含量占復合微球重量的1% -40%。2.—種微米級CS/PAMPS復合微球的制備新方法，其特征是首先將殼聚糖、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)，按照一定重量比例制備成混合溶液，在氮氣保護和引發劑作用下，加熱到60°C下反應3小時，使AMPS聚合，得到PAMPS預聚物與殼聚糖的混合溶液，再將戊二醛溶液(25% )添加到上述溶液中混合均勻。量取50mL石蠟油置于250mL燒杯中，機械攪拌下滴加1.50g司班80，數分鐘后再滴加CS/PAMPS和戊二醛的混合溶液，乳化半小時后滴加數滴(0.5mL到2.0mL之間)濃鹽酸，常溫下反應3小時，經乙醇破乳、洗滌后得到直徑在100微米到650微米之間的微球。該微球的合成配方按下列條件: (1)CS與PAMPS的重量比范圍為:3: 2到3: 0.5。 (2)AMPS的聚合用引發劑過硫酸鉀，或過硫酸銨，用量占AMPS單體重量的1?5%。 (3)在AMPS聚合的同時，添加N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，將AMPS進行輕度交聯，MBA用量占 AMPS 的 0.5% -1%。 (4)聚合物重量(殼聚糖與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸重量之和)占溶液總重量的百分比為為-.2% -5%。 (5)石蠟油與混合溶液體積比(即油水比)范圍為:3: 1-10: 1。3.權利要求2所述CS/PAMPS復合微球的改性反應，其特征是以權力要求2所述微球為主體，按照一定比例與丁二酸酐混合后加入到50mL的N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，反應5小時后過濾微球，用95%乙醇和去離子水依次洗滌，最后真空恒溫干燥后得到丁二酸酐改性的復合微球。 (1)復合微球與丁二酸酐的重量比在1: 1到1: 10之間。 (2)改性反應在20?25°C溫度范圍內進行。
【專利摘要】本發明公開了一種改性殼聚糖(CS)與聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)(PAMPS)互穿網絡復合微球的制備方法。首先制備殼聚糖與聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)混合物溶液，再以戊二醛作交聯劑，通過反向懸浮的方法制備粒徑集中分布在300-500μm的互穿網絡型CS/PAMPS復合微球，用丁二酸酐與復合微球反應，使CS中的游離氨基轉變成羧基，以提高微球負載荷正電藥物的能力。結果顯示：改性CS/PAMPS復合微球可以快速并大量負載阿霉素，較其它微球有明顯改善的載藥潛力。
【IPC分類】A61K47/34, C08L33/24, A61K47/48, A61K9/16, C08J3/24, C08F220/58, A61P35/00, A61K31/704, C08F8/46, C08L5/08, C08K5/07, C08F222/38
【公開號】CN105273209
【申請號】CN201410250398
【發明人】倪才華, 張猛, 張麗萍, 石剛
【申請人】江南大學
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年6月9日