專利名稱：快速冷凍技術(shù)制備載藥聚合物微納纖維的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明屬于生物醫(yī)藥和材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種快速冷凍技術(shù)制備載藥聚合物微納纖維的方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)病理學(xué)界的共識(shí)，藥物和包封藥物的膠囊尺寸越小，藥物就越容易被人體吸收，藥物載體的表面積越大，藥物顆粒的分散速度越快。微納纖維的軸徑比和表面積較大， 利用其作為載體材料，可以使一些原來難于被人體吸收的藥物緩慢地分解釋放，達(dá)到治療效果。通過上載不同藥物，聚合物纖維可廣泛用于多種疾病的治療以及機(jī)體組織的修復(fù)重建。如上載抗腫瘤藥物的纖維可使化療藥物直接定位作用于腫瘤細(xì)胞，避免全身化療時(shí)很多化療藥物不能透過某些生物屏障的缺點(diǎn)，并且在提高局部藥物濃度、增加治療效果的同時(shí)減少毒副作用，非常適合于實(shí)體瘤的治療；藥物纖維用于創(chuàng)口治療時(shí)，由于其較好的吸收性和柔韌性，從而能吸收創(chuàng)口的滲出液，減少二次感染的幾率。總之，聚合物纖維可用于上載抗腫瘤藥、降壓藥、抗生素、止痛藥、疫苗等多種藥物及基因，從而具有治療和預(yù)防多種疾病的研究開發(fā)前景。目前制備微納纖維的方法有許多，中國專利(CN101347403A)公開了一種用靜電紡絲技術(shù)制備有機(jī)金屬復(fù)合抗癌藥物纖維的方法；中國藥科大學(xué)平其能教授課題組 (J. Controlled Release, 2007,118，325-332.)運(yùn)用濕紡技術(shù)研發(fā)了一種可供機(jī)體埋植的長效氟尿嘧啶載藥纖維支架，結(jié)果表明載藥量與載藥效率均較高。但上述方法都存在一定缺陷，如自組裝技術(shù)要求藥物及聚合物具有特殊的分子結(jié)構(gòu)；靜電紡絲技術(shù)制備纖維需要特殊的儀器設(shè)備；濕紡技術(shù)中藥物的粒徑大小對(duì)纖維的直徑和長度存在較大的影響等等。鑒于以上方法存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明擬采用近幾年材料科學(xué)中制備聚合物納米纖維的新方法-快速冷凍技術(shù)制備生物相容性及生物降解性載藥聚合物微納纖維。此方法簡單、快速，無需特殊的工藝和設(shè)備，得到纖維產(chǎn)量高，形態(tài)均勻，纖維寬度處于微納米級(jí)別，在藥物釋放中具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種快速冷凍技術(shù)制備載藥聚合物微納纖維的方法，其能達(dá)到緩控釋藥物、提高藥物生物利用度和降低其毒副作用的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案—種快速冷凍技術(shù)制備載藥聚合物微納纖維的方法，具體步驟如下(1)聚合物溶液的配制以水為溶劑配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 1-0. 5%的聚合物溶液，加熱攪拌至聚合物完全溶解后，放置一定時(shí)間使其充分溶脹；所述聚合物選自下列物質(zhì)中的一種或兩種以上的混合物天然的淀粉類、纖維素、植物膠、動(dòng)物膠以及海藻酸鹽，或半合成的羧甲基淀粉、羥甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉，或合成的聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮；(2)藥物和聚合物混合溶液的配制以聚合物溶液為溶劑，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1-50%的水溶性藥物，攪拌至藥物完全溶解于聚合物溶液中；聚合物與藥物的比例為 1:1-9:1;(3)快速冷凍將步驟( 所得的混合溶液混勻后在液氮中快速冷凍；(4)冷凍干燥將步驟C3)冷凍后的固體連續(xù)冷凍干燥完全，得到聚合物微納纖維。本發(fā)明中，步驟(1)中所述的聚合物溶液，在水為溶劑時(shí)聚合物的質(zhì)量比為 0. 1-0. 5%時(shí)冷凍干燥后的效果較好，容易得到形態(tài)均勻，且直徑處于微納米級(jí)的纖維。所述的(1)步中攪拌時(shí)加熱的溫度為50-100°C。所述的(1)步中的攪拌速度為50-200轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時(shí)間為0. 5-2.證。所述的(1)步中的聚合物完全溶解后放置使其充分溶脹的時(shí)間為12-4他。所述的(1)步中，當(dāng)聚合物為兩種時(shí)，其質(zhì)量比為1:9-9: 1。所述的⑵步中的水溶性藥物為5-氟尿嘧啶(5-Fu)、鹽酸二甲雙胍(MH)、柔紅霉素、多柔比星、硫酸慶大霉素中的一種或兩種以上的混合物。液氮的界面要高于樣品的界面時(shí)樣品的凍結(jié)效果較好。所述的(3)步中的低溫為_196°C，所用介質(zhì)為液氮；溶液在液氮中的時(shí)間為5-20 分鐘，液氮的界面要高于樣品的界面，并確保樣品完全凍結(jié)，在低溫中凍結(jié)成固體。所述的(4)步中凍結(jié)固體放入真空冷凍干燥機(jī)的時(shí)間為M-72小時(shí)，將固體中的冰直接升華成水蒸氣，確保樣品完全干燥。本發(fā)明中，所得產(chǎn)品可通過SEM、XRD、DSC、FTIR等手段對(duì)其形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。 所得產(chǎn)品的藥物體外釋放情況可通過紫外-可見吸收光譜法、HPLC等方法來測(cè)定。本發(fā)明從高分子科學(xué)、材料科學(xué)以及藥劑學(xué)的交叉點(diǎn)入手，將高分子科學(xué)中制備聚合物納米纖維的新方法-快速冷凍技術(shù)用于藥物制劑學(xué)，用此方法制備出生物相容性及生物降解性聚合物載藥纖維，并研究其體外釋放結(jié)果，將聚合物科學(xué)與藥物制劑學(xué)緊密結(jié)合起來；通過對(duì)聚合物載藥纖維進(jìn)行物理化學(xué)性質(zhì)測(cè)定，探索聚合物載藥纖維的形成機(jī)制， 為聚合物纖維作為藥物載體提供理論依據(jù)。本發(fā)明可通過控制聚合物的濃度、藥物濃度等條件便可得到微/納米級(jí)別的聚合物纖維，為實(shí)現(xiàn)藥物的緩控釋提供一種新的載體。本發(fā)明方法具有簡單、快速，無需特殊的工藝和設(shè)備，生產(chǎn)成本較低，得到纖維產(chǎn)量高，形態(tài)均勻，纖維寬度處于微/納米級(jí)別，藥物回收率高，產(chǎn)物易于保存等優(yōu)點(diǎn)，為工業(yè)生產(chǎn)提供了參考價(jià)值，在藥物釋放中具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1為0. 1 % MH-PVA纖維的SEM圖片；圖 2 為 0. 1 % MH-PVA 纖維的 XRD 圖片；其中，a :MH，b :PVA，c =MH-PVA 纖維；圖3為0. 1 % 5-Fu-NaCMC纖維在pH7. 4的PBS緩沖液中的釋放曲線；圖4為載藥量為25%的NaCMC纖維的SEM圖片；圖5為載藥量為33%的NaCMC纖維的SEM圖片；
圖6為不同NaCMC/PVA比例的纖維在pH 7. 4的PBS緩沖液中的釋放行為
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步描述，但這些實(shí)施例并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1 (1)用分析天平精確量取PVA與水(PVA與水的質(zhì)量比為0.1%)后，置于干凈的燒杯中，在90°C、磁力攪拌器作用下攪拌池，攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘，至PVA完全溶解，放置4 使其充分溶脹，得到PVA溶液；(2)用分析天平精確量取MH(MH與PVA的質(zhì)量比為25%)，加到一定量的PVA溶液中，在室溫下磁力攪拌0. 5h,攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘，至MH完全溶解，得到MH與PVA混合溶液；(3)取混勻后的MH與PVA混合溶液IOml，注入IOOml燒杯中，保鮮膜封口并在保鮮膜上扎眼，將樣品放入液氮中冷凍10分鐘，液氮的界面要高于樣品的界面，并確保樣品完全凍結(jié)；(4)將冷凍后的固體放入真空冷凍干燥機(jī)中，連續(xù)冷凍干燥24h (根據(jù)樣品的厚度、體積決定冷凍干燥的時(shí)間)，將固體中的冰直接升華成水蒸氣，確保樣品徹底干燥完全， 取出即得MH-PVA維納纖維。(5)所得產(chǎn)品用SEM、XRD、DSC、FTIR等手段對(duì)其形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。所得產(chǎn)品的藥物體外釋放情況可通過紫外-可見吸收光譜法來測(cè)定。(6)所制得的MH-PVA纖維的直徑為500nm到lOOOnm，SEM圖片如附圖1所示，XRD 結(jié)果如附圖2所示。實(shí)施例2 用“PVA與水的質(zhì)量比為0.5%”取代實(shí)施例1(1)中的“PVA與水的質(zhì)量比為 0. 1%”，其余重復(fù)實(shí)施例1中的(1) (5)步驟，同樣方法得到載藥PVA纖維直徑在600nm 到 lOOOnm。實(shí)施例3 (1)用分析天平精確量取NaCMC與水(NaCMC與水的質(zhì)量比為0. 1 % )后，置于干凈的燒杯中在磁力攪拌下60°C攪拌池，攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘，至NaCMC完全溶解，放置 48h使其充分溶脹，得到NaCMC溶液；(2)用分析天平精確量取5-Fu(5_Fu的質(zhì)量比為14% )，加入到一定量的NaCMC溶液中，室溫磁力攪拌0. 5h,攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘，至5-Fu完全溶解，得到5-Fu與NaCMC 混合溶液；其余重復(fù)實(shí)施例1中的C3) ( 步驟，所制得的5-Fu-NaCMC纖維的直徑為 500nm到1200nm，所制得的纖維在pH 7. 4的PBS緩沖液中的釋放行為如附圖3所示。由圖可見，載藥的聚合物纖維在12小時(shí)內(nèi)能緩慢釋藥，載藥量越低藥物釋放的越緩慢，載藥量為14%纖維的累積百分釋藥率為40%左右。藥物在一定的時(shí)間內(nèi)，依靠聚合物材料的降解和溶蝕，使藥物緩慢地釋放。所以，該纖維制劑能夠延長藥物作用時(shí)間、減少給藥次數(shù)，從而提高藥物的生物利用度，降低藥物的毒副作用。實(shí)施例4
用“5-Fu的質(zhì)量比為25%”取代實(shí)施例3(1)中的“5_Fu的質(zhì)量比為14%”，其余重復(fù)實(shí)施例3中的(1) (5)步驟，同樣方法得到5-Fu-NaCMC纖維直徑在500nm到1200nm， SEM圖片如附圖4所示。實(shí)施例5

用“5-Fu的質(zhì)量比為33%”取代實(shí)施例3(1)中的“5_Fu的質(zhì)量比為14%”，其余重復(fù)實(shí)施例3中的(1) (5)步驟，同樣方法得到5-Fu-NaCMC纖維直徑在500nm到1200nm， 所制得的纖維在PH 7. 4的PBS緩沖液中的釋放行為如附圖3所示，SEM圖片如附圖5所示。實(shí)施例6 用“NaCMC與水的質(zhì)量比為0. 5%”取代實(shí)施例3(1)中的“NaCMC與水的質(zhì)量比為 0. 1 % ”，其余重復(fù)實(shí)施例3中的(1) (5)步驟，同樣方法得到5-Fu-NaCMC纖維直徑在 600nm 至Ij 1200nm。實(shí)施例7 用“海藻酸鈉”取代實(shí)施例3(1)中的“NaCMC”，其余重復(fù)實(shí)施例3中的(1) (5) 步驟，同樣方法得到5-Fu-海藻酸鈉纖維直徑在500nm到1200nm。實(shí)施例8 (1)用分析天平精確量取NaCMC和PVA與水(NaCMC/PVA與水的總質(zhì)量比為0. 1%， NaCMC/PVA的比例為1 9)后，置于干凈的燒杯中在90°C下攪拌2h，攪拌速度為100轉(zhuǎn)/ 分鐘，至NaCMC和PVA完全溶解，放置48h使其充分溶脹，得到NaCMC/PVA混合溶液；(2)用分析天平精確量取5-Fu(5-Fu與總聚合物的質(zhì)量比為25% )，加入到一定量的NaCMC/PVA溶液中，室溫磁力攪拌0. 5h，攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘，至5_Fu完全溶解，得到5-Fu與NaCMC/PVA混合溶液；其余重復(fù)實(shí)施例1中的(3) (5)步驟，所制得的 5-Fu-NaCMC/PVA 纖維的直徑為 500nm 到 lOOOnm。實(shí)施例9 用“ NaCMC/PVA的比例為3 7 ”取代實(shí)施例8 (1)中的“ NaCMC/PVA的比例為 1 9”，其余重復(fù)實(shí)施例8中的(1) (5)步驟，同樣方法得到5-Fu-NaCMC/PVA纖維直徑在 600nm 到 IOOOnm0實(shí)施例10 用“ NaCMC/PVA的比例為5 5 ”取代實(shí)施例8 (1)中的“ NaCMC/PVA的比例為 1 9”，其余重復(fù)實(shí)施例8中的(1) (5)步驟，同樣方法得到5-Fu-NaCMC/PVA纖維直徑在600nm到1200nm，不同NaCMC/PVA比例的纖維在pH 7. 4的PBS緩沖液中的釋放行為如附圖6所示。
權(quán)利要求
1.一種快速冷凍技術(shù)制備載藥聚合物微納纖維的方法，具體步驟如下(1)聚合物溶液的配制以水為溶劑配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1-0. 5%的聚合物溶液，加熱攪拌至聚合物完全溶解后，放置使其充分溶脹；所述聚合物選自下列物質(zhì)中的一種或兩種以上的混合物天然的淀粉類、纖維素、植物膠、動(dòng)物膠以及海藻酸鹽，或半合成的羧甲基淀粉、羥甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉，或合成的聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮；(2)藥物和聚合物混合溶液的配制以聚合物溶液為溶劑，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-50%的水溶性藥物，攪拌至藥物完全溶解于聚合物溶液中；聚合物與藥物的比例為1 :1-9:1;(3)快速冷凍將步驟( 所得的混合溶液混勻后在液氮中快速冷凍；(4)冷凍干燥將步驟C3)冷凍后的固體連續(xù)冷凍干燥完全，得到聚合物微納纖維。
2.如權(quán)利要求1所述的快速冷凍技術(shù)制備載藥聚合物微納纖維的方法，其特征在于 所述的(1)步中攪拌時(shí)加熱的溫度為50-10(TC。
3.如權(quán)利要求1所述的快速冷凍技術(shù)制備載藥聚合物微納纖維的方法，其特征在于 所述的(1)步中的攪拌速度為50-200轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時(shí)間為0. 5-2.證。
4.如權(quán)利要求1所述的快速冷凍技術(shù)制備載藥聚合物微納纖維的方法，其特征在于 所述的(1)步中的聚合物完全溶解后放置使其充分溶脹的時(shí)間為12-4他。
5.如權(quán)利要求1所述的快速冷凍技術(shù)制備載藥聚合物微納纖維的方法，其特征在于 所述的(1)步中，當(dāng)聚合物為兩種時(shí)，其質(zhì)量比為1 9-9 1。
6.如權(quán)利要求1所述的快速冷凍技術(shù)制備載藥聚合物微納纖維的方法，其特征在于 所述的( 步中的水溶性藥物為5-氟尿嘧啶、鹽酸二甲雙胍、柔紅霉素、多柔比星、硫酸慶大霉素中的一種或兩種以上的混合物。
7.如權(quán)利要求1所述的快速冷凍技術(shù)制備載藥聚合物微納纖維的方法，其特征在于 所述的(3)步中的低溫為_196°C，所用介質(zhì)為液氮；溶液在液氮中的時(shí)間為5-20分鐘，液氮的界面要高于樣品的界面，并確保樣品完全凍結(jié)。
8.如權(quán)利要求1所述的快速冷凍技術(shù)制備載藥聚合物微納纖維的方法，其特征在于 所述的(4)步中凍結(jié)固體放入真空冷凍干燥機(jī)的時(shí)間為對(duì)-72小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種快速冷凍技術(shù)制備載藥聚合物微納纖維的方法。具體步驟為首先配制藥物溶液和聚合物溶液，然后將藥物溶液與聚合物溶液按一定比例制成混合溶液，使藥物充分溶于聚合物中得到透明的均相溶液，最后將混合溶液放入適當(dāng)?shù)娜萜髦校靡旱谷芤嚎焖倮鋬鐾耆Y(jié)成固體，將冷凍后的固體放入真空冷凍干燥機(jī)中，連續(xù)冷凍干燥，將固體中的冰直接升華成水蒸氣，得到載藥聚合物微納纖維。該方法制備的微納纖維，藥物主要存在纖維內(nèi)部或吸附于纖維表面。此方法簡單、快速，成本低廉，得到纖維產(chǎn)量高，形態(tài)均勻，且纖維直徑處于微納米級(jí)，在藥物釋放中具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)A61K47/32GK102302441SQ20111025614
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者李鐘號(hào), 欒玉霞, 蔡曉青, 邵偉 申請(qǐng)人:山東大學(xué)