專利名稱：一種自調(diào)節(jié)高載藥納米纖維藥物緩釋膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于藥用生物可降解高分子材料及其制備領(lǐng)域，特別涉及一種自調(diào)節(jié)高載藥納米纖維藥物緩釋膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著藥用生物可降解高分子材料的廣泛應(yīng)用及給藥系統(tǒng)研究的深入，緩釋、控釋藥物制劑日益增多。該制劑具有的給藥次數(shù)少、峰谷血藥濃度波動小、胃腸道刺激輕、療效長、安全等特點使其越來越受到臨床重視，因此近年來，不同的生物可降解的高分子材料被制成了水凝膠、微球及納米纖維作為藥物載體。但是水凝膠與微球制備過程相當(dāng)復(fù)雜，而且水凝膠或微球受到破壞后，藥物會快速釋放，緩釋效果還是不夠理想，而只需將藥物加入聚合基體中就可以通過靜電紡絲制成藥物緩釋膜的方法受到廣泛關(guān)注(Cui W，Li X, ZhuX，Yu Gj ZhouSj Weng J. Investigation of drug release and matrix degradation ofelectrospun poly (DL-Iactide) fibers with paracetanol inoculation. Biomacromolecules2006, 7，1623-1629)，此外，載入藥物的纖維可以制成各種尺寸的納米纖維，制成的納米纖維膜也可以根據(jù)受傷部位形狀任意裁剪對某一受傷部位進(jìn)行定點釋放藥物。載藥納米纖維相比其他緩釋材料雖展示出了無可比擬的優(yōu)勢，但是由于其載藥量較低、藥物緩釋受聚合物基體控制及紡絲液與藥物匹配問題一直制約其廣泛應(yīng)用，這主要是由于靜電紡絲的成功與否取決于靜電紡絲液的可紡性，藥物緩釋取決于藥物是否與基體相容性以及純聚合物基體的疏水性與結(jié)晶性能相關(guān)。研究表明通過加入納米粒子、聚合物或接枝共聚物在一定程度通過改變其載藥納米纖維的親/疏水性能來調(diào)控藥物的釋放量及釋放速率。如Wang等人將藥物載入親水性較好的PHBV/聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)接枝共聚物納米纖維中，發(fā)現(xiàn)接枝共聚物的藥物釋放量要高于純PHBV納米纖維，這是由于純PHBV結(jié)晶度較高且疏水，影響藥物從其分子鏈中釋放出來，但其藥物載藥量較低，僅為5% (Wang W，Cao J, Lan P，Wu ff. Drugrelease from electrospun fibers of poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)grafted with poly(N-vinylpyrrolidone). Journal of Applied Polymer Science2012，124，1919-1928)。為了提高納米纖維的載藥量，Kenawy等人將氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物與藥物同時添加入純PLA納米纖維中來提高藥物與聚合物基體的相容性，其載藥量可達(dá)到25%，但其藥物會團(tuán)聚在纖維中，影響其緩釋效果，易造成“突釋”現(xiàn)象(KenawyER, Bowlin GL, Mansfield K, Layman J, Simpson DG,Sanders EH, Wnek GE. Release oftetracycline hydrochloride from electrospun poly (ethylene-co-vinylacetate), poly(lactic acid), and a blend. Journal of Controlled Release 2002,81,57-64)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種自調(diào)節(jié)高載藥納米纖維藥物緩釋膜及其制備方法，該纖維膜為全生物降解產(chǎn)品，生物相容性好，特別是載藥納米纖維的固-固相變特性會隨病變組織發(fā)熱的高與低(病變嚴(yán)重情況)進(jìn)行自調(diào)節(jié)控釋藥物，簡便且治療效果好，應(yīng)用前景廣闊；該方法簡單快捷、廉價高效，適合于工業(yè)化批量生產(chǎn)。本發(fā)明的一種自調(diào)節(jié)高載藥納米纖維藥物緩釋膜，其組成包括生物降解聚合物、纖維素納米晶/聚乙二醇接枝共聚物CNC-g-PEG和活性藥物；其中，生物降解聚合物與CNC-g-PEG的質(zhì)量比為4 - 99:1，活性藥物的質(zhì)量為生物降解聚合物與CNC-g-PEG總質(zhì)量的5 - 50%。該藥物緩釋納米纖維膜的活性藥物實際負(fù)載量為50 - 600 μ g/mg。所述生物降解聚合物為聚羥基丁酸戊酸酯(PHBV)、聚乳酸(PLA)、聚己內(nèi)酯(PCL)或聚(乳酸-羥基乙酸)共聚物(PLGA)。所述活性藥物為鹽酸四環(huán)素、四環(huán)素堿類、鹽酸二甲胺四環(huán)素、甲硝唑、甲硝唑苯甲酸或布洛芬。所述納米纖維藥物緩釋膜的尺寸為100 - 2000nm,膜厚為50nm - 800 μ m。所述的纖維素納米晶/聚乙二醇接枝共聚物(CNC-g-PEG)的制備方法見中國發(fā)明 專利《一種無溶劑固-固相變儲能材料的制備方法》，公開號0附02276843八，
公開日2011年12月14日。本發(fā)明的一種自調(diào)節(jié)高載藥納米纖維藥物緩釋膜的制備方法，包括(I)攪拌下，將含有CNC-g-PEG的有機(jī)溶劑A加入到含有生物降解聚合物的有機(jī)溶劑B中，得到混合液，其中生物降解聚合物與CNC-g-PEG在混合液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為5-25%，有機(jī)溶劑A與有機(jī)溶劑B的質(zhì)量比為1:19 ;(2)將上述混合液升溫到40 - 70°C，充分?jǐn)嚢?、溶脹，待混合均勻后降至室溫，然后將活性藥物加入混合液中，得到穩(wěn)定均一的靜電紡絲原液；(3)對上述靜電紡絲原液進(jìn)行靜電紡絲，然后將收集到的產(chǎn)物真空干燥，即得。所述步驟(I)中的有機(jī)溶劑A為N，N- 二甲基甲酰胺、N, N- 二甲基乙酰胺、四氫呋喃、乙醇或甲醇。所述步驟(I)中的有機(jī)溶劑B為二氯甲烷、1，2-氯乙烷、氯仿、丙酮、二乙二醇二甲
醚或乙酸乙酯。所述步驟(3)中的靜電紡絲的工藝參數(shù)為針管內(nèi)徑為O. 7mm,電壓為10_20kV，接受距離為10-20cm，流動速率為O. 8-5mL/h，采用旋轉(zhuǎn)滾筒收集高度取向納米纖維或纖維膜，采用平板電極收集微孔結(jié)構(gòu)的納米纖維或纖維膜。所述步驟(3)中的真空干燥具體為于室溫真空干燥12 - 24h。有益效果(I)本發(fā)明所采用的原料聚合物和CNC-g-PEG均為生物可降解材料，所需要的化學(xué)藥品種類少且成本低廉，制備過程簡單、可控、快捷、高效；納米纖維膜的制備是在常規(guī)靜電紡絲裝置上實施的，不需要特別的昂貴的設(shè)備，適合于納米纖維膜的批量生產(chǎn)。(2)與傳統(tǒng)藥物緩釋納米纖維膜相比，本發(fā)明制備的藥物緩釋納米纖維膜為全生物降解產(chǎn)品，生物可降解與生物相容性好，載藥量高達(dá)50%，活性藥物釋放量可根據(jù)病變組織發(fā)熱的高與低(病變嚴(yán)重情況)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)控。這有利于及時對病變組織的治療，提高藥物的利用率。而且本產(chǎn)品具有較好的力學(xué)性能和適宜的親水性能，其中抗拉強(qiáng)度最大可達(dá)9.6Mpa，接觸角最低可達(dá)30°，這避免了納米膜在早期釋放易崩坍的問題，同時親水性表面利于正常組織細(xì)胞的再生。
(3)本發(fā)明所制備的藥物緩釋納米纖維膜形狀可根據(jù)病變組織進(jìn)行任意的調(diào)節(jié)或設(shè)計，其微孔結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、親水性能與緩釋功能都可以可通過紡絲液的濃度、溶劑體系和紡絲工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)。特別是這種多功能性的納米纖維膜在新型多功能性納米藥物載體、牙周再生膜材料、濕性傷口敷料等等領(lǐng)域展示出了巨大的應(yīng)用前景。


圖I為載藥量為45%的藥物緩釋納米纖維膜的掃描電鏡圖(SEM)；圖2為本發(fā)明藥物緩釋納米纖維膜在不同的CNC-g-PEG與活性藥物含量的活性藥物緩釋圖；圖3為本發(fā)明藥物緩釋納米纖維膜在正常體溫、病發(fā)嚴(yán)重與病發(fā)恢復(fù)后的活性藥物緩釋圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實施例I將分散在N，N- 二甲基甲酰中的CNC-g-PEG邊攪拌邊緩慢加入聚羥基丁酸戊酸酯(PHBV)的氯仿溶液中，其中PHBV與CNC-g-PEG在混合液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為9%，PHBV與CNC-g-PEG的質(zhì)量比為9:1，N，N-二甲基甲酰胺與氯仿的質(zhì)量比為1:8 ;將混合液升溫到70°C，充分?jǐn)嚢?、溶脹，待混合均勻后降至室溫；隨后將鹽酸四環(huán)素加入混合液中，其中鹽酸四環(huán)素的質(zhì)量為PHBV與CNC-g-PEG的總質(zhì)量的45%，得到穩(wěn)定均一的靜電紡絲原液；將上述配制的紡絲液，在針管內(nèi)徑為O. 7mm、流動速率為lmL/h、電壓為18kV和接收距離為16cm的紡絲條件下進(jìn)行靜電紡絲，采用平板電極收集，將上述產(chǎn)物室溫下真空干燥24h，得到載藥的PHBV/CNC-g-PEG納米纖維膜。納米纖維膜經(jīng)掃描電鏡觀察獲得其纖維直徑為220nm(見圖1)，產(chǎn)品再經(jīng)微控電子萬能試驗機(jī)測得其抗拉強(qiáng)度為7. 8Mpa，接觸角測試后得其接觸角為62°，紫外分光光度計測試得其實際載藥量為500 μ g/mg,包封率為92%，活性藥物持續(xù)釋放時間能達(dá)到456h。實施例2將分散在N，N - 二甲基乙酰胺中的CNC-g-PEG邊攪拌邊緩慢加入聚乳酸(PLA)的氯仿溶液中，其中PLA與CNC-g-PEG在混合液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為16%，PLA與CNC-g-PEG的質(zhì)量比為5:1，N，N - 二甲基乙酰胺與氯仿的質(zhì)量比為1:7 ;將混合液升溫到60°C，充分?jǐn)嚢?、溶脹，待混合均勻后降至室溫；隨后將鹽酸二甲胺四環(huán)素加入混合液中，其中鹽酸二甲胺四環(huán)素的質(zhì)量為PLA與CNC-g-PEG的總質(zhì)量的20%，得到穩(wěn)定均一的靜電紡絲原液；將上述配制的紡絲液，在針管內(nèi)徑為O. 7mm、流動速率為I. 5mL/h、電壓為15kV和接收距離為18cm的紡絲條件下進(jìn)行靜電紡絲，采用旋轉(zhuǎn)滾筒收集，將上述產(chǎn)物室溫下真空干燥20h，得到載藥的PLA/CNC-g-PEG納米纖維膜。納米纖維膜經(jīng)掃描電鏡觀察獲得其纖維直徑為150nm，微控電子萬能試驗機(jī)測得其抗拉強(qiáng)度為8. 2MPa，接觸角測試后得其接觸角為40°，紫外分光光度計測試得其實際載藥量為292 μ g/mg,包封率為92%，活性藥物持續(xù)釋放時間能達(dá)到336h。實施例3將分散在四氫呋喃中的CNC-g-PEG邊攪拌邊緩慢加入聚(乳酸-羥基乙酸)共聚物(PLGA)的丙酮溶液中，其中PLGA與CNC-g-PEG在混合液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為7%，PLGA與CNC-g-PEG的質(zhì)量比為49:1，四氫呋喃與丙酮的質(zhì)量比為1:2 ;將混合液升溫到58°C，充分?jǐn)嚢?、溶脹，待混合均勻后降至室溫；隨后將甲硝唑苯甲酸加入混合液中，其中甲硝唑苯甲酸的質(zhì)量為PLGA與CNC-g-PEG的總質(zhì)量的49%，得到穩(wěn)定均一的靜電紡絲原液；將上述配制的紡絲液，在針管內(nèi)徑為O. 7mm、流動速率為I. OmL/h、電壓為18kV和接收距離為14cm的紡絲條件下進(jìn)行靜電紡絲，采用旋轉(zhuǎn)滾筒收集，將上述產(chǎn)物室溫下真空干燥15h，得到載藥的PLGA/CNC-g-PEG納米纖維膜。納米纖維膜經(jīng)掃描電鏡觀察獲得其纖維直徑為860nm， 微控電子萬能試驗機(jī)測得其抗拉強(qiáng)度為4. 2Mpa，接觸角測試后得其接觸角為75°，紫外分光光度計測試得其實際載藥量為260 μ g/mg，包封率為95%，活性藥物持續(xù)釋放時間能達(dá)到288h。實施例4將分散在四氫呋喃中的CNC-g-PEG邊攪拌邊緩慢加入聚己內(nèi)酯(PCL)的二氯甲烷溶液中，其中PCL與CNC-g-PEG在混合液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為12%，PCL與CNC-g-PEG的質(zhì)量比為18:1，四氫呋喃與二氯甲烷的質(zhì)量比為1:3;將混合液升溫到45°C，充分?jǐn)嚢?、溶脹，待混合均勻后降至室溫；隨后將甲硝唑加入混合液中，其中甲硝唑的質(zhì)量為PCL與CNC-g-PEG的總質(zhì)量的40%，得到穩(wěn)定均一的靜電紡絲原液；將上述配制的紡絲液，在針管內(nèi)徑為O. 7mm、流動速率為4. OmL/h、電壓為16kV和接收距離為16cm的紡絲條件下進(jìn)行靜電紡絲，采用旋轉(zhuǎn)滾筒收集，將上述產(chǎn)物室溫下真空干燥12h，得到載藥的PCL/CNC-g-PEG納米纖維膜。納米纖維膜經(jīng)掃描電鏡觀察獲得其纖維直徑為350nm，微控電子萬能試驗機(jī)測得其抗拉強(qiáng)度為8. 5Mpa，接觸角測試后得其接觸角為82°，紫外分光光度計測試得其實際載藥量為580μ g/mg，包封率為98%，活性藥物持續(xù)釋放時間能達(dá)到408h。實施例5將分散在N，N - 二甲基乙酰胺中的CNC-g-PEG邊攪拌邊緩慢加入聚己內(nèi)酯(PCL)的乙酸乙酯溶液中，其中PCL與CNC-g-PEG在混合液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為20%，PCL與CNC-g-PEG的質(zhì)量比為90:1，N, N - 二甲基乙酰胺與乙酸乙酯的質(zhì)量比為1:8 ;將混合液升溫到62°C，充分?jǐn)嚢?、溶脹，待混合均勻后降至室溫；隨后將甲硝唑加入混合液中，其中甲硝唑的質(zhì)量為PCL與CNC-g-PEG的總質(zhì)量的10%，得到穩(wěn)定均一的靜電紡絲原液；將上述配制的紡絲液，在針管內(nèi)徑為O. 7mm、流動速率為I. 8mL/h、電壓為16kV和接收距離為17cm的紡絲條件下進(jìn)行靜電紡絲，采用旋轉(zhuǎn)滾筒收集，將上述產(chǎn)物室溫下真空干燥24h，得到載藥的PCL/CNC-g-PEG納米纖維膜。納米纖維膜經(jīng)掃描電鏡觀察獲得其纖維直徑為68nm，微控電子萬能試驗機(jī)測得其抗拉強(qiáng)度為3. 5Mpa，接觸角測試后得其接觸角為42°，紫外分光光度計測試得其實際載藥量為180μ g/mg，包封率為91%，活性藥物持續(xù)釋放時間能達(dá)到432h。實施例6將分散在N，N- 二甲基甲酰胺中的CNC-g-PEG邊攪拌邊緩慢加入聚羥基丁酸戊酸酯(PHBV)的氯仿溶液中，其中PHBV與CNC-g-PEG在混合液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為8%，PHBV與CNC-g-PEG的質(zhì)量比為4:1，N，N-二甲基甲酰胺與氯仿的質(zhì)量比為1:8. 5 ;將混合液升溫到61°C，充分?jǐn)嚢?、溶脹，待混合均勻后降至室溫；隨后將布洛芬加入混合液中，其中布洛芬的質(zhì)量為PHBV與CNC-g-PEG的總質(zhì)量的15%，得到穩(wěn)定均一的靜電紡絲原液；將上述配制的紡絲液，在針管內(nèi)徑為O. 7mm、流動速率為I. 2mL/h、電壓為20kV和接收距離為18cm的紡絲條件下進(jìn)行靜電紡絲，采用旋轉(zhuǎn)滾筒收集，將上述產(chǎn)物室溫下真空干燥20h，得到載藥的PHBV/CNC-g-PEG納米纖維膜。納米纖維膜經(jīng)掃描電鏡觀察獲得其纖維直徑為122nm ；微控電子萬能試驗機(jī)測得其抗拉強(qiáng)度為9. 2Mpa，接觸角測試后得其接觸角為32°，紫外分光光度計測試得其實際載藥量為280μ g/mg，包封率為95%，活性藥物持續(xù)釋放時間能達(dá)到 360h。
權(quán)利要求
1.一種自調(diào)節(jié)高載藥納米纖維藥物緩釋膜，其組成包括生物降解聚合物、纖維素納米晶/聚乙二醇接枝共聚物CNC-g-PEG和活性藥物；其中，生物降解聚合物與CNC-g-PEG的質(zhì)量比為4 - 99:1，活性藥物的質(zhì)量為生物降解聚合物與CNC-g-PEG總質(zhì)量的5 - 50%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自調(diào)節(jié)高載藥納米纖維藥物緩釋膜，其特征在于所述生物降解聚合物為聚羥基丁酸戊酸酯、聚乳酸、聚己內(nèi)酯或聚(乳酸-羥基乙酸)共聚物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自調(diào)節(jié)高載藥納米纖維藥物緩釋膜，其特征在于所述活性藥物為鹽酸四環(huán)素、四環(huán)素堿類、鹽酸二甲胺四環(huán)素、甲硝唑、甲硝唑苯甲酸或布洛芬。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自調(diào)節(jié)高載藥納米纖維藥物緩釋膜，其特征在于所述納米纖維藥物緩釋膜的尺寸為100 - 2000nm，膜厚為50nm - 800 μ m。
5.一種如權(quán)利要求I所述的自調(diào)節(jié)高載藥納米纖維藥物緩釋膜的制備方法，包括 (1)攪拌下，將含有CNC-g-PEG的有機(jī)溶劑A加入到含有生物降解聚合物的有機(jī)溶劑B中，得到混合液，其中生物降解聚合物與CNC-g-PEG在混合液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為5 - 25%，有機(jī)溶劑A與有機(jī)溶劑B的質(zhì)量比為1:1-9; (2)將上述混合液升溫到40- 70°C，充分?jǐn)嚢?、溶脹，待混合均勻后降至室溫，然后將活性藥物加入混合液中，得到穩(wěn)定均一的靜電紡絲原液； (3)對上述靜電紡絲原液進(jìn)行靜電紡絲，然后將收集到的產(chǎn)物真空干燥，即得。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自調(diào)節(jié)高載藥納米纖維藥物緩釋膜的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的有機(jī)溶劑A為N，N- 二甲基甲酰胺、N，N- 二甲基乙酰胺、四氫呋喃、乙醇或甲醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自調(diào)節(jié)高載藥納米纖維藥物緩釋膜的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的有機(jī)溶劑B為二氯甲烷、1，2-氯乙烷、氯仿、丙酮、二乙二醇二甲醚或乙酸乙酯。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自調(diào)節(jié)高載藥納米纖維藥物緩釋膜的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的靜電紡絲的工藝參數(shù)為針管內(nèi)徑為O. 7mm,電壓為10_20kV，接受距離為10 - 20cm，流動速率為O. 8-5mL/h，采用旋轉(zhuǎn)滾筒收集高度取向納米纖維或纖維膜，采用平板電極收集微孔結(jié)構(gòu)的納米纖維或纖維膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自調(diào)節(jié)高載藥納米纖維藥物緩釋膜的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的真空干燥具體為于室溫真空干燥12-24h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自調(diào)節(jié)高載藥納米纖維藥物緩釋膜及其制備方法，緩釋膜包括生物降解聚合物、CNC-g-PEG和活性藥物。制備方法包括(1)攪拌下，將分散在有機(jī)溶劑A中的CNC-g-PEG加入到生物降解聚合物的有機(jī)溶液B中，得到混合液；(2)將上述混合液中加入活性藥物，得到靜電紡絲原液；(3)對上述靜電紡絲原液進(jìn)行靜電紡絲，將產(chǎn)物干燥，即得。本發(fā)明制備工藝簡單快捷、廉價高效，適合于工業(yè)化批量生產(chǎn)；所得的纖維膜生物相容性好、載藥量高、活性藥物可根據(jù)環(huán)境變化進(jìn)行藥物緩釋，在高成本及慢性病藥物治療、濕性傷口敷料等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號A61K47/34GK102772828SQ201210238100
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者余厚詠, 周哲, 秦宗益, 陳淼, 陳龍 申請人:東華大學(xué)