一種藥物緩釋水凝膠及其制備方法與用途
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種藥物緩釋水凝膠及其制備方法與用途，本發(fā)明采用高壓靜電液滴法制備單分散含藥物的海藻酸鈣微球，實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)因子直接包封，保持藥物活性，同時(shí)，將載藥海藻酸鈣微球置入水凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)藥物緩控釋放。所述的水凝膠基質(zhì)含有羧甲基殼聚糖和聚乙烯醇，所述的羧甲基殼聚糖溶液和聚乙烯醇溶液的體積比為n:（6-n），0＜n≤4，通過不同的體積比調(diào)控藥物的釋放速率。
【專利說明】一種藥物緩釋水凝膠及其制備方法與用途
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子【技術(shù)領(lǐng)域】以及藥物緩釋【技術(shù)領(lǐng)域】。特別涉及一種藥物緩釋水凝膠及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]生長(zhǎng)因子具有促進(jìn)創(chuàng)傷及潰瘍愈合的功能，可用于創(chuàng)傷、燒傷、潰瘍等疾病的治療，但FGF-2的給藥途徑多用水劑或噴霧劑，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高、易被傷口蛋白酶降解、換藥次數(shù)多、創(chuàng)面停留時(shí)間短、對(duì)創(chuàng)面無保護(hù)作用、使用不方便等問題，在臨床使用上受到很大限制。為提高其生物利用度，開發(fā)具有緩釋作用FGF-2新制劑有著廣闊的前景，可提高這類病人的傷口愈合速度和質(zhì)量，進(jìn)而提高患者的生活質(zhì)量。透皮治療系統(tǒng)是藥物緩控釋的一種特例，可產(chǎn)生持久、恒定、可控的血藥濃度，提高生物利用度，減輕注射用藥的痛苦，用藥及停藥方便，可減少給藥次數(shù)和劑量。如何采用相對(duì)溫和的條件包裹生長(zhǎng)因子保持其長(zhǎng)效活性，實(shí)現(xiàn)可控釋放，并且透皮制劑易拆換，可吸收少量皮膚滲液，是目前燒燙傷皮膚局部透皮制劑研究的一個(gè)重要方向。
[0003]水凝膠是親水性聚合物通過化學(xué)鍵或物理作用力形成的三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不溶于水但能吸收大量的水而溶脹同時(shí)保持固定形態(tài)，具有良好的溶脹性能、力學(xué)性能、生物相容性等特性，在藥物緩釋和皮膚創(chuàng)傷敷料中得到了廣泛的應(yīng)用。
[0004]海藻酸是從褐藻獲得的天然聚合物，由于它的生物相容性、低毒性、無免疫原性和與鈣離子交聯(lián)成凝膠而廣泛用于藥物釋放和組織工程。然而，海藻酸鈣微球內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在較大的間隙結(jié)構(gòu)和較大的溶脹藥物，使得藥物早期突釋嚴(yán)重，無法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效釋放。
[0005]聚乙烯醇是由聚乙酸乙烯酯合成的高分子，采用反復(fù)冷凍解凍法制備的聚乙烯醇水凝膠不涉及到交聯(lián)劑等有機(jī)化學(xué)試劑的使用。這種方法制備的水凝膠在室溫下比較穩(wěn)定，而且具有聞彈性。
[0006]羧甲基殼聚糖是一種水溶的殼聚糖衍生物，由于它獨(dú)特的化學(xué)、物理和生物性質(zhì)，尤其是良好的生物相容性，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到諸如傷口敷料、人工骨組織和皮膚、抗菌、抗凝血試劑等生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中。
[0007]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110239757.2公開了一種聯(lián)合高壓靜電液滴法和層層自組裝法制備自組裝載藥微球的方法，該發(fā)明以含有生長(zhǎng)因子的海藻酸鈉水溶液為原料液，以氯化鈣溶液為凝膠浴，在高壓靜電場(chǎng)中制備微膠囊，使生長(zhǎng)因子均勻分布于微凝膠中，然后再用靜電納米層層自組裝技術(shù)在微凝膠表面組裝多層高分子聚電解質(zhì)膜，得到自組裝載藥微球，該技術(shù)中的高分子聚電解質(zhì)膜所用的殼聚糖和右旋糖酐溶液需要在酸性條件下溶解使用，因此，為了降低酸性溶液對(duì)蛋白藥物造成的影響，實(shí)驗(yàn)前每次都需要調(diào)節(jié)溶解殼聚糖酸性溶液的PH，同時(shí)，在酸性溶液條件下，該溶液可能會(huì)對(duì)堿性蛋白藥物的活性產(chǎn)生影響。而且，該技術(shù)制備出來的藥物緩釋體系缺乏應(yīng)用載體。
[0008]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00810001455.X公開了一種釋放負(fù)離子聚乙烯醇水凝膠及其制備，通過改變負(fù)離子的百分比進(jìn)而改變產(chǎn)品的負(fù)離子濃度，但并未對(duì)負(fù)離子的釋放速率和時(shí)間進(jìn)行研究，而且凝膠中使用稀土助劑可能造成一定的細(xì)胞毒性，對(duì)皮膚產(chǎn)生影響。該產(chǎn)品也無法達(dá)到本發(fā)明所要應(yīng)用的燒傷、燙傷等皮膚修復(fù)的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種藥物緩釋水凝膠。本發(fā)明將載藥水凝膠微球與水凝膠基質(zhì)復(fù)合，通過調(diào)節(jié)水凝膠基質(zhì)組成的體積比來調(diào)控藥物的釋放速率。高壓靜電液滴法制備單分散含藥物的海藻酸鈣微球，實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)因子直接包封，保持藥物活性。將載藥海藻酸鈣微球置入水凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)藥物緩控釋放；并且水凝膠復(fù)合體系具有良好的吸水保水性能，給予傷口濕環(huán)境，加快傷口愈合速度，易拆換，不會(huì)有任何材料殘留在傷口內(nèi)。
[0010]本發(fā)明的目的之二在于提供目的之一的藥物緩釋水凝膠的制備方法。
[0011]本發(fā)明的目的之三在于提供目的之一的藥物緩釋水凝膠的用途。
[0012]本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
本發(fā)明的微球-凝膠復(fù)合藥物緩釋載體材料是由水凝膠基質(zhì)負(fù)載載藥水凝膠微球所得到的。所述的凝膠基質(zhì)是羧甲基殼聚糖與聚乙烯醇共混水凝膠，載藥微球是海藻酸鈣微球。羧甲基殼聚糖作為殼聚糖的衍生物同時(shí)具有良好的抗菌性能。所制備的水凝膠在保證皮膚濕潤(rùn)的情況下，使釋放的有活性的生長(zhǎng)因子能夠促進(jìn)皮膚的再生。
[0013]所述的水凝膠微球采用高壓靜電成囊技術(shù)制備所述的，水凝膠基質(zhì)采用循環(huán)冷凍解凍法制備。循環(huán)冷凍-解凍法容易使水凝膠成型，且能夠使載藥的水凝膠微球均勻的分散到水凝膠中，形成均勻的水凝膠微球-水凝膠基質(zhì)載藥體系。
[0014]所述的海藻酸鈣微球制備如下:載藥海藻酸鈣微球的制備:以CaCl2水溶液為接收器，含藥物的廣3%的海藻酸鈉溶液在高壓靜電場(chǎng)中形成微小液滴落入0.5^6%的氯化鈣溶液中固化5~15min，去離子水洗三次后形成海藻酸鈣微球。實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)因子的直接包封，得到表面光滑、圓整、均勻性好的微球，直徑為100-600 μ m。
[0015]其中，所述含藥物的海藻酸鈉溶液中藥物與藻酸鈉的質(zhì)量比m: (10_m)，m為0-5，不同質(zhì)量比的藥物和海藻酸鈉可以制備不同載藥率的水凝膠微球。所述的高壓靜電場(chǎng)選用針頭內(nèi)徑200-800μπι，保持針尖與0&(:12溶液的液面距為15~25 cm，電場(chǎng)電壓為10~20kV。
[0016]所述的凝膠基質(zhì)由羧甲基殼聚糖與聚乙烯醇通過循環(huán)冷凍解凍法制備，通過非共價(jià)鍵相互作用，可避免化學(xué)有機(jī)溶劑的使用。凍融法制備共混凝膠負(fù)載載藥微球的的方法，包括如下步驟:
(O將羧甲基殼聚糖溶于水中得到f5wt%的羧甲基殼聚糖溶液，將聚乙烯醇在85~95°C下加熱1~2h溶解于水中，得5~15wt%聚乙烯醇；
(2)在室溫條件下將羧甲基殼聚糖溶液與聚乙烯醇溶液按體積比為n:(6-n)，0 <n≤4混合，并攪拌均勻；
(3)將制備的海藻酸鈣微球加入到羧甲基殼聚糖溶液與聚乙烯醇的混合溶液中，將海藻酸鈣微球分散均勻，冷凍-解凍循環(huán)多次3~7形成復(fù)合水凝膠。
[0017]由于羧甲基殼聚糖分子中有氨基和羧基使得其具有PH敏感性，調(diào)節(jié)PH值至酸性或堿性能夠改變水凝膠的溶脹率，從而改變水凝膠中的藥物累計(jì)釋放率。
[0018]所述循環(huán)冷凍-解凍法，將制備的溶液先在-10--80°C下冷凍8~23h，再在4~25°C下解凍f 4h，循環(huán)冷凍解凍的次數(shù)為3~7次。通過增加循環(huán)凍融次數(shù)來增加其結(jié)晶度，降低冷凍溫度、降低解凍溫度，從而增加水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度；同時(shí)部分羧甲基殼聚糖的加入會(huì)降低水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度。濕凝膠的機(jī)械強(qiáng)度為l~5MPa，干凝膠的機(jī)械強(qiáng)度為l(T50MPa。
[0019]所述的藥物為蛋白藥物、酸性敏感藥物、抗生素藥物、鈣拮抗劑藥物等。海藻酸鹽具有易于成囊、便宜易得等優(yōu)點(diǎn)，由于包裹過程不涉及有機(jī)溶劑、化學(xué)試劑，使其適合于包載蛋白藥物；包裹過程在中性溶液中形成，使得其適合于包載酸性敏感藥物；由于大部分抗生素藥物、鈣拮抗劑藥物都是水溶性的，使得海藻酸鹽在成囊過程中容易實(shí)現(xiàn)包封。
[0020]由上述制備方法制備的的藥物緩釋水凝膠具有一定的藥物緩釋作用和良好的生物相容性，可用作燒傷燙傷敷料。所述水凝膠微球的直徑為100-600 μ m，所述水凝膠基質(zhì)的厚度為l、mm。
[0021]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
(I)本發(fā)明選用羧甲基殼聚糖與聚乙烯醇為水凝膠基質(zhì)材料，采用凍融法制備共混凝膠，具有良好的彈性、吸水保水、透氣透水等優(yōu)良性能，防止粘連傷口，對(duì)創(chuàng)面具有很好地保護(hù)作用。
[0022](2)調(diào)節(jié)水凝膠基質(zhì)中羧甲基殼聚糖溶液與聚乙烯醇溶液的體積比，可以調(diào)控藥物的釋放速率。
[0023](3)本發(fā)明制備的微球凝膠復(fù)合載體，可實(shí)現(xiàn)藥物直接包封，有效保護(hù)藥物生物活性，具有藥物緩釋性能。
[0024](4)本發(fā)明所使用的載體材料制備簡(jiǎn)單，條件溫和，制備成本低。
[0025](5)本發(fā)明中的水凝膠微球-水凝膠基質(zhì)體系不會(huì)對(duì)酸性或堿性蛋白藥物的活性產(chǎn)生影響。同時(shí)，采用水凝膠微 球-水凝膠基質(zhì)使得藥物釋放需要經(jīng)過兩種凝膠以達(dá)到藥物緩釋的效果，且制備方法簡(jiǎn)單，利于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，制備出來的載藥凝膠也適合儲(chǔ)存。
[0026]說明書附圖
圖1:為BSA累計(jì)釋放曲線圖
圖2:為水凝膠微球-水凝膠基質(zhì)復(fù)合體系的溶脹率圖 圖3:為水凝膠微球-水凝膠基質(zhì)復(fù)合體系的凝膠分?jǐn)?shù)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]實(shí)施例1
實(shí)驗(yàn)材料:海藻酸鈉(25°C時(shí)2%水溶液的粘度為250cps)，Sigma公司；聚乙烯醇(醇解度:99.8~100%)，阿拉丁公司；羧甲基殼聚糖(脫乙酰度:≤90，羧化度:≤80%)，廣州菲博生物科技有限公司；肝素鈉(> 170單位/毫克)，百靈威公司；牛血清白蛋白(BSA)，Genview公司；堿性成纖維生長(zhǎng)因子(bFGF)，暨南大學(xué)生物醫(yī)藥基地。
[0028]高壓直流電源(DW-P503-4ACXD)，天津三川公司；微量注射器泵(LSP01-1A)，保定蘭格公司；數(shù)顯氣浴恒溫振蕩器(CHA-S)，江蘇金壇有限公司；注射器(2.5ml)，浙江京環(huán)醫(yī)療用品公司；聚苯乙烯孔板(6、24孔)，耐思生物科技有限公司。
[0029]實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:采用高壓靜電液滴法制備海藻酸鈣微球，以含10mg/ml的BSA和2wt%的海藻酸鈉水溶液為原料液，3%(w/v)的CaCl2水溶液為接收器，選用針頭內(nèi)徑200 μ m，保持針尖與CaCl2溶液的液面距為20 cm,電場(chǎng)電壓為10kV。固化lOmin，去離子水洗三次。用濾紙濾掉微球表面的水分，稱取IOOmg的海藻酸鈣微球分別加入到兩個(gè)已均勻混合的水凝膠基質(zhì)中，水凝膠基質(zhì)中包含了 2%羧甲基殼聚糖和10%聚乙烯醇溶液，其體積比分別為2:4、3:3和4: 2，渦旋數(shù)秒使其分散均勻。將含海藻酸鈣微球的水凝膠置于_20°C中冷凍20h，再在25°C下解凍4h，循環(huán)冷凍解凍的次數(shù)為3次。
[0030]將上訴所得復(fù)合水凝膠置于IOml的PH=7.4的PBS溶液中，37°C，40rpm恒溫振蕩器中進(jìn)行體外藥物釋放，特定的時(shí)間取Iml上清液，加入相同體積的新鮮PBS，BCA試劑盒測(cè)試BSA含量，計(jì)算藥物累積釋放率，繪制BSA累計(jì)釋放曲線。
[0031 ] 藥物累積釋放率％= (t時(shí)間藥物釋放總量/實(shí)際載藥量)％。
[0032]圖1為BSA累計(jì)釋放曲線，I代表藥物海藻酸鈣微球，II代表羧甲基殼聚糖與聚乙烯醇溶液體積比為2:4的藥物水凝膠、III代表羧甲基殼聚糖與聚乙烯醇溶液體積比為3:3的藥物水凝膠，IV代表羧甲基殼聚糖與聚乙烯醇溶液體積比為4:2的藥物水凝膠。
[0033]由圖1可知，海藻酸鈣微球中的藥物有比較明顯的突釋。將載藥的海藻酸鈣微球復(fù)合到羧甲基殼聚糖和聚乙烯醇的共混凝膠后，在兩周內(nèi)，藥物在水凝膠微球-水凝膠基質(zhì)中有明顯的緩釋作用。同時(shí)，可以看出，降低水凝膠基質(zhì)中的羧甲基殼聚糖的含量可以提高藥物的累計(jì)釋放率。
[0034]圖2，3是羧甲基殼聚糖與聚乙烯醇溶液不同體積比下，水凝膠微球-水凝膠基質(zhì)復(fù)合體系的溶脹率和凝膠分?jǐn)?shù)，圖中1、2、3、4分別代表羧甲基殼聚糖(CMCS)與聚乙烯醇(PVA)溶液體積比為0:6、2:4、3:3、4:2的水凝膠。
[0035]從圖2，3可以看出，增加羧甲基殼聚糖的含量會(huì)降低水凝膠的凝膠分?jǐn)?shù)，但同時(shí)會(huì)增加水凝膠的溶脹率。羧甲基殼聚糖在水凝膠中能夠遇水迅速水化膨脹，具有較好的溶脹性能。隨著羧甲基殼聚糖的含量增加，凝膠的交聯(lián)強(qiáng)度降低，凝膠分?jǐn)?shù)降低；同時(shí)，凝膠網(wǎng)絡(luò)孔徑增大，溶脹率增加。而未交聯(lián)的部分從溶液中滲出，使復(fù)合水凝膠中表面積相應(yīng)增加，從而使得藥物的溶出速率減慢，降低了藥物的釋放速率。而且，隨著羧甲基殼聚糖的含量增加，會(huì)阻隔藥物從海藻酸酸鈣微球的釋放，導(dǎo)致藥物累積釋放率的降低。從釋放曲線中看出，當(dāng)羧甲基殼聚糖與聚乙烯醇的體積比越大，藥物累計(jì)釋放率越低，因此，我們可以通過降低羧甲基殼聚糖與聚乙烯醇的體積比從而提高藥物的累積釋放率。當(dāng)甲基殼聚糖與聚乙烯醇的體積比為4:2時(shí)，其藥物累積釋放率為42%，低于50%，而當(dāng)羧甲基殼聚糖與聚乙烯醇的體積比為0:6時(shí)，釋放液中很難檢測(cè)到藥物，這可能是因?yàn)榫垡蚁┐急旧砭哂休^高的結(jié)晶度使凝膠表面非常致密。所以為了保證凝膠的具有較好的物理性能和釋放性能，凝膠中羧甲基殼聚糖和聚乙烯醇的體積比X的最佳范圍:(0:6) < X^(4:2)
實(shí)施例2
采用高壓靜電液滴法制備海藻酸鈣微球，以1.17yg/ml含堿性成纖維生長(zhǎng)因子(bFGF)的lwt%肝素水溶液和2wt%的海藻酸鈉水溶液為原料液，3%(w/v)的CaCl2水溶液為接收器，選用針頭內(nèi)徑200 μ m，保持針尖與CaCl2溶液的液面距為20 cm，電場(chǎng)電壓為10kV。固化IOmin,去離子水洗三次。用濾紙濾掉微球表面的水分，稱取50mg的海藻酸鈣微球分別加入到兩個(gè)已均勻混合的水凝膠基質(zhì)中，水凝膠基質(zhì)中包含了 2%羧甲基殼聚糖和10%聚乙烯醇溶液，其體積為2:4，渦旋數(shù)秒使其分散均勻。將含海藻酸鈣微球的水凝膠置于-20°C中冷凍20h，再在4°C下解凍4h，循環(huán)冷凍解凍的次數(shù)為3次。
【權(quán)利要求】
1.一種藥物緩釋水凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 51.制備載藥海藻酸鈣微球； 52.水凝膠基質(zhì)的制備:f5%的羧甲基殼聚糖溶液和5~15%的聚乙烯醇溶液按體積比η: (6-η), O < η≤ 4,混合,攪拌均勻； 53.緩釋水凝膠的制備:將SI制備的載藥海藻酸鈣微球加入S2制備的水凝膠基質(zhì)中，使載藥海藻酸鈣微球分散均勻，經(jīng)3~7次循環(huán)冷凍-解凍形成水凝膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥物緩釋水凝膠的制備方法，其特征在于，所述的載藥海藻酸鈣微球制備如下:含藥物的廣3%的海藻酸鈉溶液在高壓靜電場(chǎng)中形成微小液滴落入:0.5^6%的氯化鈣溶液中固化5~15min形成海藻酸鈣微球。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的藥物緩釋水凝膠的制備方法，其特征在于，所述含藥物的海藻酸鈉溶液中藥物與海藻酸鈉的質(zhì)量比m: (10-m), m為0-5。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的藥物緩釋水凝膠的制備方法，其特征在于，所述的高壓靜電場(chǎng)選用針頭內(nèi)徑200-800 μ m，保持針尖與CaCl2溶液的液面距為15~25 cm,電場(chǎng)電壓為10~20kV。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥物緩釋水凝膠的制備方法，其特征在于，所述的5~15%的聚乙烯醇溶液制備如下:將所述的聚乙烯醇在85、5°C下加熱f2h溶解于水中。
6.6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥物緩釋水凝膠的制備方法，其特征在于，所述循環(huán)冷凍-解凍法是將制備的溶液先在-10--80°C下冷凍8~23h，再在4~25°C下解凍I~4h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥物緩釋水凝膠的制備方法，其特征在于，所述的藥物為蛋白藥物、酸性敏感藥物、抗生素藥物或鈣拮抗劑藥物。
8.—種權(quán)利要求1-7所述的藥物緩釋水凝膠制備方法下制備的藥物緩釋水凝膠，其特征在于，所述水凝膠微球的直徑為100-600μm，所述水凝膠基質(zhì)的厚度為f5mm。
9.權(quán)利要求8所述的藥物緩釋水凝膠在制備燒傷燙傷敷料中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】A61L15/24GK103467755SQ201310428179
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】薛巍, 劉權(quán), 左琴華, 何留民, 黃躍新 申請(qǐng)人:薛巍