專利名稱：一種生物可降解的反向溫度敏感材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物可降解的、具有反向溫度敏感性的材料及其制備方法，該材料將在藥物傳輸系統(tǒng)、細(xì)胞包埋、生物組織工程、醫(yī)療器械領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
背景技術(shù)：
新型材料的開(kāi)發(fā)成功對(duì)于迅速發(fā)展的醫(yī)藥技術(shù)具有非常重要的意義。特別是生物高分子材料在給藥技術(shù)領(lǐng)域、組織工程領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)應(yīng)用的材料，如硅橡膠，不具有生物相容性和生物降解性，因而會(huì)具有某些毒性和刺激性；同時(shí)在作為給藥材料的載體，特別是應(yīng)用于諸如埋植給藥系統(tǒng)中時(shí)，無(wú)可避免的要使用手術(shù)進(jìn)行植入，這是這類體系存在的最大的缺點(diǎn)。目前，大多數(shù)研究采用合成型溫敏型生物可降解材料作為新一代的替代品，如PLA-PEO-PLA共聚物等這類共聚物的溶液在45℃時(shí)為溶液狀態(tài)，在體溫37℃凝固，形成凝膠，屬于正向溫度敏感材料。但是這類材料因其注射溫度高和高聚物濃度高而可能影響其臨床應(yīng)用前景。目前國(guó)外報(bào)道的一些室溫下為液體、體溫下為固體的溫度敏感性材料在穩(wěn)定性、凝膠強(qiáng)度、生物相容性或生物可降解性方面存在著一些問(wèn)題，例如文獻(xiàn)“Yong Qiu，KinamPark，Environment-sensitive hydrogels for drug delivery，Advanced Drug DeliveryReviews 53(2001)321-339”。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種生物可降解的反向溫度敏感材料的制備方法，從而開(kāi)發(fā)一種凝膠性質(zhì)穩(wěn)定、凝膠強(qiáng)度較大，可在藥物傳輸系統(tǒng)、細(xì)胞包埋、生物組織修復(fù)、醫(yī)療器械等領(lǐng)域使用的生物可降解的具有反向溫度敏感性的材料。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種生物可降解的反向溫度敏感材料的制備方法，其特征在于該方法按如下步驟進(jìn)行1)將除雜得到的多聚糖粉末溶解于弱酸或水中，制成0.5％～4％的溶液，過(guò)濾除雜備用；2)在所述溶液中加入網(wǎng)絡(luò)貫穿助劑聚烯醇，于70～80℃加熱至完全溶解，聚烯醇與多聚糖的質(zhì)量比為10∶1～1∶10，控制體系的最終質(zhì)量/體積濃度為1.0～8.0％，冷卻至室溫，消泡；3)邊攪拌邊滴加交聯(lián)劑，交聯(lián)劑在體系中的最終濃度為0.1～1000M；所述交聯(lián)劑采用表氯醇、戊二醛或多聚磷酸鈉；
4)交聯(lián)反應(yīng)結(jié)束后，轉(zhuǎn)入冰水浴，加入含有多羥基磷酸基團(tuán)的鹽的飽和水溶液，使多羥基磷酸鹽質(zhì)量終濃度為0.5～15％，攪拌至少30分鐘；5)緩慢滴加飽和磷酸氫二鈉水溶液，調(diào)節(jié)pH至6.8～7.4，得到可注射的生物可降解的溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變體系。
本發(fā)明所述的多聚糖優(yōu)選為明膠、黃原膠、殼聚糖或木聚糖。所述聚烯醇優(yōu)選為聚乙烯醇或聚丙烯醇。所述多羥基磷酸基團(tuán)采用甘油磷酸基團(tuán)、葡萄糖磷酸基團(tuán)或果糖磷酸基團(tuán)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，是一種基于多聚糖物質(zhì)形成的水凝膠，但是常見(jiàn)方法制備的這類水凝膠的水含量較高，從而導(dǎo)致凝膠的強(qiáng)度較低。本發(fā)明在水凝膠體系中導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)貫穿助劑(聚烯醇)，可形成雙交聯(lián)或者雜化凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常由共價(jià)鍵、靜電相互作用、疏水相互作用維系。網(wǎng)絡(luò)貫穿助劑的加入可以提高凝膠的強(qiáng)度，增加疏水相互作用，同時(shí)可減緩藥物分子在凝膠網(wǎng)絡(luò)中的擴(kuò)散速度。本發(fā)明可作為一種溫度敏感型給藥制劑，在常溫狀態(tài)下為溶液狀態(tài)，作為給藥制劑時(shí)，可制成凍干粉針劑。應(yīng)用中，可在皮下注射幾分鐘后可形成凝膠，溶液在體溫狀態(tài)下凝固快，無(wú)須通過(guò)手術(shù)植入和取出。與單純的多聚糖和多羥基磷酸鹽體系相比，對(duì)藥物分子具有很好的控制釋放能力，具有良好的臨床應(yīng)用潛力。


圖1為利用Brookfield轉(zhuǎn)子粘度計(jì)，固定剪切率為1rpm，測(cè)定體溫條件下四種實(shí)施例的粘度隨時(shí)間的變化曲線。
圖2為四種實(shí)施例的剪切模量G。
圖3為溶菌酶在四種實(shí)施例中的釋放曲線。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明以多聚糖諸如明膠、黃原膠、殼聚糖或木聚糖生物可降解材料為主要骨架材料，先將其溶于水或弱酸中制成制成0.5％～4％的溶液，再與網(wǎng)絡(luò)貫穿IPN助劑(聚烯醇)共溶，聚烯醇與多聚糖的質(zhì)量比為10∶1～1∶10，控制體系的最終質(zhì)量/體積濃度為1.0～8.0％，反應(yīng)至少30min，一般為30～60min，經(jīng)與表氯醇、戊二醛或多聚磷酸鈉交聯(lián)劑交聯(lián)，交聯(lián)時(shí)間一般為1～10min，再與多羥基磷酸鹽冰浴共溶，調(diào)節(jié)pH至6.8～7.4，即制得可注射的生物可降解的溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變體系。其特點(diǎn)在于在常溫(室溫)下為液體，可于人體生理環(huán)境下(37℃左右，pH＝6.8～7.4)在短時(shí)間內(nèi)形成凝膠。
下面通過(guò)幾個(gè)具體的實(shí)施例描述對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例1將除雜得到的明膠粉末溶解于水中，制成4％的溶液，過(guò)濾除雜備用；在溶液中加入網(wǎng)絡(luò)貫穿助劑聚丙烯醇，明膠與聚丙烯醇的質(zhì)量比為1∶1，于70～80℃加熱至完全溶解，控制體系的最終質(zhì)量/體積濃度為8.0％，冷卻至室溫，消泡；邊攪拌邊滴加表氯醇濃度至最終濃度為100μM；交聯(lián)反應(yīng)結(jié)束后，轉(zhuǎn)入冰水浴，加入含有葡萄糖磷酸鈉的飽和水溶液，使葡萄糖磷酸鈉質(zhì)量終濃度為10％，30～60分鐘；緩慢滴加飽和磷酸氫二鈉水溶液，調(diào)節(jié)pH至7.4，分裝，做3組平行實(shí)驗(yàn)。
實(shí)施例2將除雜得到的殼聚糖粉末溶解于醋酸溶液中，制成0.9％的溶液，過(guò)濾除雜備用；在溶液中加入網(wǎng)絡(luò)貫穿助劑聚乙烯醇，殼聚糖與聚乙烯醇的質(zhì)量比為10∶1，于70～80℃加熱至完全溶解，控制體系的最終質(zhì)量/體積濃度為1.0％，冷卻至室溫，消泡；邊攪拌邊滴加戊二醛濃度至最終濃度為0.1μM；交聯(lián)反應(yīng)結(jié)束后，轉(zhuǎn)入冰水浴，加入含有甘油磷酸鈉的飽和水溶液至甘油磷酸鈉的質(zhì)量終濃度為15％，30～60分鐘；緩慢滴加飽和磷酸氫二鈉水溶液，調(diào)節(jié)pH至7.2，分裝，做3組平行實(shí)驗(yàn)。
實(shí)施例3將除雜得到的黃原膠粉末溶解于水中，制成0.2％的溶液，過(guò)濾除雜備用；在溶液中加入網(wǎng)絡(luò)貫穿助劑聚丙烯醇，黃原膠與聚丙烯醇的質(zhì)量比為1∶10，于70～80℃加熱至完全溶解，控制體系的最終質(zhì)量/體積濃度為2.0％，冷卻至室溫，消泡；邊攪拌邊滴加多聚磷酸鈉濃度至最終濃度為1000μM；交聯(lián)反應(yīng)結(jié)束后，轉(zhuǎn)入冰水浴，加入含有果糖磷酸鉀的飽和水溶液至果糖磷酸鉀的質(zhì)量終濃度為0.5％，30～60分鐘；緩慢滴加飽和磷酸氫二鈉水溶液，調(diào)節(jié)pH至7.4，分裝，做3組平行實(shí)驗(yàn)。
實(shí)施例4將除雜得到的木聚糖粉末溶解于水中，制成0.5％的溶液，過(guò)濾除雜備用；在溶液中加入網(wǎng)絡(luò)貫穿助劑聚乙烯醇，木聚糖與聚乙烯醇的質(zhì)量比為1∶5，于70～80℃加熱至完全溶解，控制體系的最終質(zhì)量/體積濃度為3.0％，冷卻至室溫，消泡；邊攪拌邊滴加戊二醛濃度至最終濃度為100μM；交聯(lián)反應(yīng)結(jié)束后，轉(zhuǎn)入冰水浴，加入含有甘油磷酸鈉的飽和水溶液至甘油磷酸鈉的質(zhì)量終濃度為10％，30～60分鐘；緩慢滴加飽和磷酸氫二鈉水溶液，調(diào)節(jié)pH至6.8，分裝，做3組平行實(shí)驗(yàn)。
水凝膠性質(zhì)評(píng)價(jià)如下A測(cè)定上述四處方在體溫下，某剪切率為1rpm下粘度值隨時(shí)間變化，描繪粘度變化曲線，見(jiàn)附圖1。該材料具有溫度敏感特性，一般在10分鐘內(nèi)形成凝膠，溫度稍高，凝固更快。
B凝膠的強(qiáng)度可以用凝膠的剪切模量G表征?？梢杂煤?jiǎn)單方法測(cè)定。將直徑A0及高度L0均為1cm的圓柱形樣條，再其上面施加一定壓力F，30s弛豫后讀出試樣被壓縮到的高度L1。應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系可由方程表征F/A0＝-G(λ-λ-2)；λ＝L1/L0為形變比(λ＝1.0～0.7)
根據(jù)此式可以計(jì)算凝膠的剪切模量。不同交聯(lián)度的水凝膠的剪切模量G見(jiàn)附圖2。
C大分子藥物溶菌酶在本材料中的釋放處方溶菌酶 24mg實(shí)施例1～4溶膠用量 12mL分裝，做4組平行實(shí)驗(yàn)。
釋放條件水浴振蕩儀，溶出介質(zhì)PBS緩沖溶液(pH＝7.4，0.2M)；溫度37℃轉(zhuǎn)速80rPm。定期取樣測(cè)定釋放液中溶菌酶的活性，其釋放曲線見(jiàn)附圖3。本發(fā)明較單純的多聚糖、多羥基磷酸鹽水凝膠體系有較好的控制藥物釋放的能力。
上述實(shí)施例中的凝固特性、凝膠強(qiáng)度和藥物釋放的性質(zhì)見(jiàn)說(shuō)明書(shū)附圖。
權(quán)利要求
1.一種生物可降解的反向溫度敏感材料的制備方法，其特征在于該方法按如下步驟進(jìn)行1)將除雜得到的多聚糖粉末溶解于弱酸或水中，制成0.5％～4％的溶液，過(guò)濾除雜備用；2)在所述溶液中加入網(wǎng)絡(luò)貫穿助劑聚烯醇，于70～80℃加熱至完全溶解，聚烯醇與多聚糖的質(zhì)量比為10∶1～1∶10，控制體系的最終質(zhì)量/體積濃度為1.0～8.0％，冷卻至室溫，消泡；3)邊攪拌邊滴加交聯(lián)劑，交聯(lián)劑在體系中的最終濃度為0.1～1000μM；所述交聯(lián)劑采用表氯醇、戊二醛或多聚磷酸鈉；4)交聯(lián)反應(yīng)結(jié)束后，轉(zhuǎn)入冰水浴，加入含有多羥基磷酸基團(tuán)的鹽的飽和水溶液，使多羥基磷酸鹽質(zhì)量終濃度為0.5～15％，攪拌至少30分鐘；5)緩慢滴加飽和磷酸氫二鈉水溶液，調(diào)節(jié)pH至6.8～7.4，得到可注射的生物可降解的溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變體系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物可降解的具有反向溫度敏感性材料的制備方法，其特征在于所述的多聚糖為明膠、黃原膠、殼聚糖或木聚糖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物可降解的具有反向溫度敏感性材料的制備方法，其特征在于所述聚烯醇為聚乙烯醇或聚丙烯醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物可降解的具有反向溫度敏感性材料的制備方法，其特征在于所述多羥基磷酸基團(tuán)為甘油磷酸基團(tuán)、葡萄糖磷酸基團(tuán)或果糖磷酸基團(tuán)。
全文摘要
一種生物可降解的反向溫度敏感材料的制備方法，涉及一種在藥物傳輸系統(tǒng)、細(xì)胞包埋、生物組織工程、醫(yī)療器械領(lǐng)域使用的材料的制備。本發(fā)明以多聚糖類生物可降解材料諸如明膠、黃原膠、殼聚糖或木聚糖為主要骨架材料，導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)貫穿助劑聚烯醇，形成雙交聯(lián)或者雜化凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。制備方法如下多聚糖與聚烯醇的水溶液經(jīng)交聯(lián)劑交聯(lián)，再與多羥基磷酸鹽冰浴共溶，反應(yīng)后用飽和磷酸氫二鈉溶液調(diào)節(jié)pH至6.8～7.4，得到可注射的生物可降解的溶膠－凝膠轉(zhuǎn)變體系。本材料在37℃迅速形成凝膠，具有溫度敏感性；聚烯醇的加入增強(qiáng)了疏水相互作用，提高了凝膠的強(qiáng)度，同時(shí)可減緩藥物分子在凝膠網(wǎng)絡(luò)中的擴(kuò)散速度。
文檔編號(hào)C08L29/00GK1683441SQ200510011410
公開(kāi)日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2005年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月11日
發(fā)明者昝佳, 林瑩, 蔣國(guó)強(qiáng), 丁富新 申請(qǐng)人:清華大學(xué)