本發(fā)明涉及一種用于微創(chuàng)介入療法治療腫瘤疾病的可顯影栓塞微球及其制備方法,具體涉及一種具有良好形變彈性的用于微創(chuàng)介入療法治療腫瘤疾病的可顯影栓塞微球的制備工藝,屬于醫(yī)用材料技術領域。
背景技術:
近年來介入栓塞治療在臨床醫(yī)學中發(fā)揮著越來越重要的作用,特別是在如肝癌,腎癌和子宮肌瘤等富含血管的癌癥腫瘤治療方面正得到越來越廣泛的應用,而且已經成為治療無法進行手術切除的腫瘤的首選替代方案。目前介入栓塞治療常用的栓塞材料包括如微球、微導管、彈簧圈、絲線等,而微球因其對特定組織器官的靶向性高、栓塞效果好、可與化療藥結合以及可緩釋藥物等優(yōu)點而受到越來越多的重視,是目前最常見的栓塞載體之一?,F(xiàn)有的微球可用多種高分子材料制備,包括聚乙烯醇微球、聚乙二醇甲基丙烯酸酯微球、聚乳酸微球、殼聚糖微球、淀粉微球、明膠微球、海藻酸納微球等。雖然這些材料的微球中,有的微球大小較均一、表面光滑,具有良好的伸縮性和彈性,且親水性、懸浮性較好,易于隨血流導向,可阻塞血管的全截面且可在病灶部位緩慢釋放藥物,長期維持局部有效藥物濃度,對腫瘤細胞產生顯著的細胞毒效應,但這些微球中(如市售的載藥微球)都沒有X線下的可顯影性,當微球被注入目標血管后栓塞效果僅能憑血管造影來觀察,對于栓塞效果的具體參數(shù)如是否完全栓塞目標血管,栓塞是否緊密,被填塞血管段的長度,栓塞血管的漂移以及栓塞點是否距離腫瘤組織過遠(誤栓)等,則無法作出準確判斷。因此,為了提高栓塞過程的便利性,讓醫(yī)生可在X線透視下直視栓塞材料到達的部位,便于術中操作,容易掌握栓塞程度,有效避免血管內治療過程中各種并發(fā)癥的發(fā)生,研究出新穎的可顯影微球意義深遠。
經對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn),Horákd等(Biomaterials,1998,19(14):1303-1307)通過物理方法將聚羥乙基丙烯酸甲酯微球先浸泡于碘化鉀及碘的溶液中,再浸泡于硝酸銀溶液中,制得包含15%碘化銀的微球,在X線下可見;Lee等(J Appl Polym Sci,2008,107(3):1701-1709)制備出包有聚乙烯醇衣的聚醋酸乙烯酯微球,把該微球浸入碘化鉀及碘的溶液中得到含碘的微球,在X線下可清晰顯像;上述物理包埋法制備的可視化微球雖具有一定的顯影效果,但包埋于微球表面或內部的顯影物質會從微球中不斷滲出,且顯影物質包埋于表面使得微球彈性降低、疏水性增加及質地堅硬,在實際栓塞過程中難以操控。
Jayakrishnan等(Angew Chem Int Ed,2001,40(7):3214-3216)將三碘苯酚與?;募谆┧崃u乙酯反應得到含碘單體,含碘單體與甲基丙烯酸甲酯合成低聚物,該反應通過溶劑蒸發(fā)法制得微球,該微球可以在X線下顯影,但由于單體存在較大的空間位阻,反應轉化率較低。
以商標名Lipiodol在市場銷售的造影劑乙碘油是不透X線的,在使用前需要把乙碘油按適當比例加入到栓塞微球中,然后將栓塞微球和乙碘油的懸浮液通過導管注射到靶向組織附近的末梢血管,以阻塞靶血管。為了達到較好的栓塞和顯影效果,在加入乙碘油的過程中,需要將栓塞微球和乙碘油混合形成一個穩(wěn)定懸浮體系,然而這樣的組合往往是不穩(wěn)定的,這意味著注射組合物需要注射前立即準備,且注射后乙碘油和栓塞微球可能在組織中不同位置,這就大大增加了醫(yī)生手術操作過程中的難度,同時,造影劑的使用也會直接對血管造成刺激,帶來額外的風險。
WO2014/152488描述了一種聚合物微球通過親核攻擊激活預成形的水凝膠珠粒,然后共價連接含碘化合物到聚合物微球來制備可視化微球,該方法通過對微球表面進行化學修飾制備可視化微球,但操作步驟繁瑣,且由于微球的網絡結構的性質及反應的空間位阻較大的原因,可視化微球的制備需要較高的溫度(50℃)及較長的反應時間(大于24h),反應條件較為苛刻。
US2016/0193367描述了一種聚合物微球在甲基磺酸的催化下與含碘苯的縮醛化合物于80℃的條件下進行表面化學修飾,制備的微球在X線下可顯影,但由于微球的網絡結構(反應活性較低),反應溫度較高,可能會對微球物理性質如大小、球形、溶脹性及可壓縮性產生不利影響。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處,提供一種用于微創(chuàng)介入療法治療腫瘤疾病的可顯影栓塞微球及其制備方法。
按照本發(fā)明提供的技術方案,一種用于微創(chuàng)介入療法治療腫瘤疾病的可顯影栓塞微球,其采用具有生物相容性的功能化大分子通過交聯(lián)劑碘苯類化合物和交聯(lián)劑烷基烯酸衍生物交聯(lián)聚合而成。
所述用于微創(chuàng)介入療法治療腫瘤疾病的可顯影栓塞微球主鏈上具有1,2-/1,3-二醇結構且主鏈上具有至少兩個縮醛/酯類結構。
所述至少兩個縮醛結構具體為至少一個含有碘代苯官能團的縮醛結構和至少一個烷基縮醛結構;至少兩個酯類結構具體為至少一個含有碘代苯官能團的酯類結構和至少一個烷基酯類結構。
所述功能大分子為多羥基聚合物,具體為聚乙烯醇、聚乙二醇或多糖類大分子。所述多糖類大分子包括直鏈淀粉、殼聚糖或羥甲基纖維素。
所述交聯(lián)劑碘苯類化合物為單碘至多碘取代的苯烷基縮醛/醛/酮或苯烷基縮酸/酰氯,或以共價鍵的形式連接上的官能團;其中烷基的碳原子數(shù)目為0-20,單個苯環(huán)的碘原子數(shù)為1-5。
所述交聯(lián)劑碘苯類化合物具體為3,5-二碘基苯甲醛二甲縮醛或3,5-二碘基苯甲酸;2,3,5-三碘基苯乙醛二甲縮醛或2,3,5-三碘基苯乙酸。
所述交聯(lián)劑烷基烯酸衍生物為具有烷基烯酸酯/酰胺的縮醛/醛/酮、具有烷基烯酸酯/酰胺的羧酸/酰氯或具有烷基烯酸酯/酰胺的以共價鍵形式連接上的官能團;所述烷基烯酸衍生物的碳原子數(shù)為4-20。
所述交聯(lián)劑烷基烯酸衍生物具體為丙烯酰胺基乙醛二甲縮醛或丙烯酰胺基乙酸;丁烯酰胺基丁醛二甲縮醛或丁烯酰胺基丁酸。
所述用于微創(chuàng)介入療法治療腫瘤疾病的可顯影栓塞微球的制備方法,步驟為:
(1)功能化大分子水凝膠的合成:
a、縮醛類交聯(lián)劑:向盛有3-10份純化水的燒瓶中加入分子量為5~8×104的聚乙烯醇1份,攪拌使其分散均勻;加熱升溫至90-100℃反應3-6小時,冷卻降溫至室溫后,于5-35℃向其中依次加入0.006-0.3份交聯(lián)劑烷基烯酸酯/酰胺的縮醛及含有0.008-0.5份的單碘至多碘取代的苯烷基縮醛的二甲亞砜溶液,然后于5-35℃向溶液中滴加0.2-4份濃鹽酸,滴加結束后繼續(xù)攪拌反應2-24小時,加入2.5M氫氧化鈉2-10份,然后收集粗產物,經洗滌去水濃縮后得到所需功能化大分子水凝膠中間體,粘度在1600-3200cps,該中間體5-30℃保存;
或b羧酸類交聯(lián)劑:向盛有3-10份純化水的燒瓶中加入分子量為5~8×104的聚乙烯醇1份,攪拌使其分散均勻;加熱升溫至94-100℃反應3-6小時,在聚乙烯醇完全溶解后,冷卻降溫至室溫備用;向盛有0.008-0.7份二甲亞砜的燒瓶中加入0.003-0.3份交聯(lián)劑烷基烯酸酯/酰胺的羧酸及0.008-0.5份單碘至多碘取代的苯烷基羧酸,于5-35℃加入0.01-0.5份羰基二咪唑CDI,或碳化二亞胺和0.006-0.5份的堿,然后將此溶液逐滴加入到上述溶解的聚乙烯醇溶液中,滴加結束后反應2-20小時,然后收集粗產物,經洗滌去水濃縮后得到所需功能化大分子水凝膠中間體,該中間體5-30℃保存;
(2)可顯影聚乙烯醇栓塞微球的合成:將0.01-0.3份小分子單體烷基烯酸酯/酰胺的鹽,0.004-0.1份過引發(fā)劑和0.1-1.0份水在燒瓶中攪拌混合直到體系完全溶解后,將步驟(1)制備所得功能大分子水凝膠單體1份加入上述燒瓶中得到功能大分子水凝膠單體混合液,攪拌均勻放置備用;另取合適規(guī)格燒瓶在攪拌下依次加入1-12份分散劑乙酸丁酯、0.002-0.04份穩(wěn)定劑醋酸丁酯纖維素,同時通入N2,體系加熱至50-70℃恒溫,然后依次加入上述功能大分子水凝膠單體混合液和0.004-0.1份引發(fā)劑四甲基乙二胺,形成油水混合反應體系,反應體系在50-70℃保溫反應2-5小時;反應結束后,將反應混合物依次用0.2-4份乙酸丁酯和1-20份丙酮洗滌,過濾并經過30-60℃真空干燥得到可視化聚乙烯醇栓塞微球;
(3)溶脹分篩:對步驟(2)所得可視化聚乙烯醇栓塞微球經溶脹分篩,經分篩可得到以下7種規(guī)格的栓塞微球:50-150μm,100-300μm,300-500μm,500-700μm,700-900μm,900-1200μm,1200-1500μm。
步驟(2)所述烷基烯酸酯/酰胺的鹽為2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉或2-丙烯酰胺-2-甲基丙羧酸鈉;所述引發(fā)劑為過硫酸鹽和/或四甲基乙二胺的復合物。
所述過硫酸鹽包括過硫酸鉀或過硫酸銨。
步驟(2)制備所得該可視化聚乙烯醇栓塞微球接近完美的圓球形、外表光滑飽滿、大小均一,粒徑范圍為50-1500μm。
本發(fā)明制備所得的栓塞微球具有不透X線的特性,較大彈性伸縮率和回復性能,粒度均一可控,分散性良好。
本發(fā)明提供了一種由具有生物相容性的功能化大分子通過烷基烯酸衍生物和碘苯類化合物交聯(lián)聚合而成的具有不透X線特性的可顯影栓塞微球的制備工藝,功能大分子為多羥基聚合物,如:聚乙烯醇、聚乙二醇或者多糖類大分子,所述多糖類大分子包括直鏈淀粉、殼聚糖或者羥甲基纖維素為原料,首選聚乙烯醇。具體而言,所述功能化大分子為主鏈上具有1,2-二醇或1,3-二醇結構官能團的多羥基聚合物或主鏈上連接有至少含有兩個含有烷基烯酸或其衍生物基團結構和至少一個碘苯類衍生物的縮醛結構或主鏈上連接有至少含有兩個烷基烯酸或其衍生物基團結構和至少一個碘苯類衍生物的酯類結構或至少含有兩個以共價鍵的形式連接上的具有烷基烯酸或其衍生物結構的可交聯(lián)小分子和至少一個以共價鍵的形式連接上的具有碘苯類衍生物結構的可交聯(lián)小分子,并可使其經過自由基反向懸浮聚合交聯(lián)形成水凝膠的可顯影的聚合物微球。烷基烯酸衍生物包括烷基烯酸鹽,酯,酰胺,其中烷基烯酸衍生物的碳原子數(shù)為4-20。碘苯類衍生物包括但不限于單碘至多碘取代的苯烷基縮醛或羧酸或以共價鍵的形式連接上的官能團,其中單個苯環(huán)上的碘原子數(shù)為1-5,苯烷基縮醛或羧酸或以共價鍵的形式連接上的官能團中的烷基的碳原子數(shù)目為0-20。通過加入引發(fā)劑過硫酸鹽或過硫酸鹽和四甲基乙二胺復合物(過硫酸鹽包括過硫酸鉀、過硫酸銨)進行反相懸浮聚合制備而成的可顯影微球外表圓潤光滑,大小均一,粒徑大小在50-1500um,內部帶有含負電荷結構的磺酸根基團,可對藥物具有吸附和緩控釋放能力,能對整個栓塞過程進行監(jiān)視。
本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供的工藝改變了傳統(tǒng)的在手術栓塞過程中以加入造影劑來進行顯影的弊端,降低了手術風險,為微創(chuàng)介入療法治療腫瘤疾病提供了便利;使用該制備工藝生產的可顯影微球具有不透X射線或減弱X射線特性,良好的伸縮性和彈性;同時,為了醫(yī)生在手術過程中便于觀察,傳統(tǒng)的栓塞微球需要進行染色處理,而本工藝制備所得的栓塞微球為黃色,無需染色處理,操作簡單易行。
附圖說明
圖1是微球與合成的可顯影微球對比圖。
具體實施方式
實施例1
于2L四口反應燒瓶中,依次加入1000g水及分子量為5~8×104的聚乙烯醇120g,加熱至96℃反應4小時,將充分溶解后的聚乙烯醇溶液冷卻到室溫,依次加入交聯(lián)劑丙烯酰胺基乙醛二甲縮醛(3.66g)及15.18g 3,5-二碘基苯甲醛二甲縮醛的二甲亞砜溶液10mL,濃鹽酸100mL,反應在室溫反應6小時,反應結束后,加入2.5M氫氧化鈉溶液560g,收集的粗產物經濃縮得到凝膠狀的功能化大分子中間體450g,粘度2800cps,該中間體1于5-30℃保存待用。
實施例2
于2L反應燒瓶中,加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉(19.0g),過硫酸鉀(12.0g)和水混合攪拌至過硫酸鉀完全溶解,加入實施例1制備所得功能化大分子中間體(390g)并攪拌均勻得到大分子單體溶液,放置備用。向5L反應釜中加入乙酸丁酯(2.5L)和10%醋酸丁酯纖維素的乙酸乙酯溶液溶液(50g),通入氮氣,體系溫度升至65℃加入上述大分子單體溶液和四甲基乙二胺(15mL),然后反應在65℃攪拌反應3小時。反應結束后,將反應混合物依次用乙酸丁酯和丙酮洗滌,抽濾,真空干燥得到聚乙烯醇栓塞微球2(80g)。
該栓塞微球經溶脹分篩后,圓潤飽滿、表面光滑、良好的伸縮性及彈性、粒徑范圍為50-1500μm,該栓塞微球為黃色無需染色處理,在X射線照射下可顯影,元素分析顯示碘含量為6.0%。
實施例3
于2L四口反應燒瓶中,依次加入1000g水及分子量為5×104~8×104的聚乙烯醇150g,加熱至96℃反應4小時,將充分溶解后的聚乙烯醇溶液冷卻到室溫備用。向25mL三口燒瓶中依次加入二甲亞砜(10mL),丙烯酰氨基乙酸(2.02g)及3,5-二碘基苯甲酸(14.04g),攪拌溶清,依次加入EDCI(11.58g)和4-二甲氨基吡啶(7.56g),然后將此溶液逐滴加入到上述溶解的聚乙烯醇溶液中,滴加結束后反應16小時,反應結束后,收集的粗產物經濃縮得到凝膠狀的功能化大分子中間體570g,粘度2600cps,該中間體3保存待用。
實施例4
于2L反應燒瓶中,加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉(14g),過硫酸鉀(12g) 和水混合攪拌至過硫酸鉀完全溶解,加入實施例3制備的功能化大分子中間體(500g)并攪拌均勻得到大分子單體溶液,放置備用。向5L反應釜中加入乙酸丁酯(3L)和10%醋酸丁酯纖維素的乙酸乙酯溶液溶液(50g),通入氮氣,體系溫度升至60℃加入上述大分子單體溶液和四甲基乙二胺(20mL),然后反應在65℃攪拌反應3小時。反應結束后,將反應混合物依次用乙酸丁酯和丙酮洗滌,抽濾,真空干燥得到聚乙烯醇栓塞微球4(106g)。
該栓塞微球經溶脹分篩后,圓潤飽滿、表面光滑、良好的伸縮性及彈性、粒徑范圍為50-1500μm,該栓塞微球為黃色無需染色處理,在X射線照射下可顯影,元素分析顯示碘含量為4.7%。
實施例5
于2L四口反應燒瓶中,依次加入1000g水及分子量為5~8×104的聚乙烯醇120g,加熱至96℃反應4小時,將充分溶解后的聚乙烯醇溶液冷卻到室溫,依次加入交聯(lián)劑丁烯酰胺基丁醛二甲縮醛(4.62g)及16.28g 2,3,5-三碘基苯乙醛二甲縮醛的二甲亞砜溶液15mL,濃鹽酸100mL,反應在室溫反應6小時,反應結束后,加入2.5M氫氧化鈉溶液580g,收集的粗產物經濃縮得到凝膠狀的功能化大分子中間體455g,粘度2930cps,該中間體保存待用。
實施例6
于2L反應燒瓶中,加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉(19.0g),過硫酸鉀(11.0g)和水混合攪拌至過硫酸鉀完全溶解,加入實施例5制備所得功能化大分子中間體(400g)并攪拌均勻得到大分子單體溶液,放置備用。向5L反應釜中加入乙酸丁酯(2.5L)和10%醋酸丁酯纖維素的乙酸乙酯溶液溶液(40g),通入氮氣,體系溫度升至65℃加入上述大分子單體溶液和四甲基乙二胺(13mL),然后反應在65℃攪拌反應3小時。反應結束后,將反應混合物依次用乙酸丁酯和丙酮洗滌,抽濾,真空干燥得到聚乙烯醇栓塞微球(85g)。
該栓塞微球經溶脹分篩后,圓潤飽滿、表面光滑、良好的伸縮性及彈性、粒徑范圍為50-1500μm,該栓塞微球為黃色無需染色處理,在X射線照射下可顯影,元素分析顯示碘含量為6.6%。
實施例7
于2L四口反應燒瓶中,依次加入1000g水及分子量為5×104~8×104的聚乙烯醇145g,加熱至96℃反應3小時,將充分溶解后的聚乙烯醇溶液冷卻到室溫備用。向25mL三口燒瓶中依次加入二甲亞砜(10mL),丁烯酰胺基丁酸(3.11g)及2,3,5-三碘基苯乙酸(16.04g),攪拌溶清,依次加入EDCI(12.68g)和二異丙基乙胺(8.79g),然后將此溶液逐滴加入到上述溶解的聚乙烯醇溶液中,滴加結束后反應8小時,反應結束后,收集的粗產物經濃縮得到凝膠狀的功能化大分子中間體560g,粘度3028cps,該中間體保存待用。
實施例8
于2L反應燒瓶中,加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉(17g),過硫酸鉀(14g)和水混合攪拌至過硫酸鉀完全溶解,加入實施例7制備的功能化大分子中間體(500g)并攪拌均勻得到大分子單體溶液,放置備用。向5L反應釜中加入乙酸丁酯(3L)和10%醋酸丁酯纖維素的乙酸乙酯溶液溶液(55g),通入氮氣,體系溫度升至59℃加入上述大分子單體溶液和四甲基乙二胺(19mL),然后反應在59℃攪拌反應3小時。反應結束后,將反應混合物依次用乙酸丁酯和丙酮洗滌,抽濾,真空干燥得到聚乙烯醇栓塞微球(112g)。
該栓塞微球經溶脹分篩后,圓潤飽滿、表面光滑、良好的伸縮性及彈性、粒徑范圍為50-1500μm,該栓塞微球為黃色無需染色處理,在X射線照射下可顯影,元素分析顯示碘含量為5.1%。
注:上述化學結構僅為方便展示,具體結構含有多條聚合鏈且官能團取代位置可變。
應用實施例1可顯影實驗
實施例2制備所得微球2及實施例4制備所得微球4經X光照射后顯示均具有較好的顯影特性,如圖1為微球與合成的可顯影微球對比圖。
本發(fā)明中:
1、烷基烯酸衍生物包括烷基烯酸酯/酰胺的縮醛/醛/酮,或烷基烯酸酯/酰胺的羧酸/酰氯,或具有烷基烯酸酯/酰胺的以共價鍵形式連接上的官能團,其中烷基烯酸衍生物的碳原子數(shù)為4-20,碘苯類衍生物包括單碘至多碘取代的苯烷基縮醛或羧酸或以共價鍵的形式連接上的官能團,其中單個苯環(huán)上的碘原子數(shù)為1-5,苯烷基縮醛或羧酸或以共價鍵的形式連接上的官能團中的烷基的碳原子數(shù)目為0-20,苯烷基縮醛也可以為苯烷基醛或酮,苯烷基羧酸也可以為苯烷基酰氯;
2、具有不透X射線或減弱X射線特性;
3、產品為黃色無需染色處理;
本發(fā)明與微球中加入造影劑相比,使用該可視化微球能幫助醫(yī)生更加準確的判斷整個栓塞的過程,防止誤栓或栓塞不完全或漂移的情況發(fā)生,能有效避免血管治療中各種并發(fā)癥的發(fā)生;
與LC/DC相比,產品為黃色微球,無需染色處理,操作簡便易行;
該可視化微球具有良好的彈性及伸縮性。