专利名称：磁性药物胶囊及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种磁性药物胶囊及其制备方法，特别是一种核壳型的含肿瘤化疗药物并具有控释功能的磁性胶囊，以及它的制备方法。
背景技术：
癌症是一种严重威胁人类生命的恶性肿瘤。不仅发病率高，而且凶险难治，死亡率高。为治疗癌症，有时会采用化疗手段。一般癌症化疗时，化疗药物作用于全身，病变处癌细胞与全身正常细胞均被化疗药物所伤害。为此，人们一直在尝试着在化疗药物中加入磁性材料的方法，制成含磁药物。这样，将这种含磁药物注入血管后，在足够强的体外磁场引导下，通过血管可选择性地到达并定位于肿瘤靶区，实现靶向施药，从而提高疗效，减低毒副作用。
中国专利CN 1068199C(2001)授权公告了一种治疗癌症的含药微球及其制造方法。它是由高分子材料CAP作基质，包裹抗癌药和磁性材料构成粒径为30～300μm的微球，采用挥发溶媒法制成。不足之处是微球粒径较大，仅适合于进行供血动脉栓塞的恶性肿瘤的治疗。
为了更好地在肿瘤组织的细胞或亚细胞水平上发挥药效作用，减小含药微球尺寸是一种手段。中国专利CN 1399958A(2003)公开了另一种含药磁性靶向制剂及其制备方法。它是将抗癌药物溶解，加入纳米级磁流体，充分混合后加入乳化剂制成含药磁流体乳化液。再将医用高分子单体材料加入乳化剂或用增溶的方法使其高度分散。然后加入含药磁流体乳化液，进行单体聚合，制成含药磁性毫微球或胶囊(平均粒径50～500nm)。然而，这些磁性靶向制剂的尺寸不能充分控制，较宽的尺寸分布使每个粒子所含的磁性材料和药物含量存在较大差异，导致磁性弱的药物粒子，偏离靶区，伤害正常组织细胞。同时药物随时间的释放未能加以控制。
具有核壳结构的微胶囊作为药剂可用以延长治疗时间，提高靶器官的药物浓度，提高疗效，并减低全身血药浓度，减低毒性等效用。美国专利US 6,479,146(2002)公开了一种逐层聚电解质自组装制备微米胶囊的方法。它是以可溶解的胶粒核作模板剂，交替沉积聚电解质制成新型的三维空腔聚合物壳层。壳层的厚度通过交替沉积的循环次数来控制，从而控制药物释放速率。空腔粒子的形貌取决于模板胶粒的形貌，可得到尺寸分布均匀的聚合物空腔。但未涉及纳米磁性粒子穿透囊壁的问题，没有用作磁性抗癌药物制剂。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种以化疗药物和纳米磁性粒子为囊芯，聚电解质为囊壁的具有粒径分布窄，分散性、控释性良好的磁性药物胶囊；并公开其制备方法。
本发明的技术方案为本发明的磁性药物胶囊是一种多层的核壳型胶囊，其特征在于，所述的磁性药物胶囊包括化疗药物和纳米磁性粒子构成的内核囊芯，以及由多层带相反电荷的聚电解质交替沉积的膜层所构成的核外囊壁。
所说的化疗药物选用阿霉素、丝裂霉素、顺铂、卡铂、氟尿嘧啶等，凡不与纳米磁性粒子和聚电解质发生化学反应的抗癌药物均可选用。载药量为5～40％，包封率为60～93％。
所说的纳米磁性粒子可以包括超顺磁性的纳米Fe3O4粒子、纳米γ-Fe2O3粒子或掺过渡金属元素如铬、钴、铜、镁、锰、镍、锌和它们的混合物纳米铁氧体粒子等，最合适的是纳米Fe3O4粒子。含有纳米磁性粒子的药物胶囊可以在外磁场的导引下迅速集中于肿瘤靶区，有利于癌症治疗。磁性粒子含量为0.5～50％。
所说的多层带相反电荷的聚电解质膜层由一层为阳离子聚电解质一层为阴离子聚电解质交替构成序列层。例如ABABAB，其中A为阳离子聚电解质，B为阴离子聚电解质。序列层数并不受限制。阳离子聚电解质可选用聚乙烯亚胺(polyethyleneimine，PEI)，聚二烯丙基二甲基氯化铵(poly(diallyldimethylammonium chloride)，PDDA)，聚烯丙基胺盐酸盐(poly(allylamine hydrochloride)，PAH)，多熔素(polylysine)，壳聚糖(chitosan)，明胶(gelatin)；阴离子聚电解质可选用聚4-苯乙烯磺酸盐(poly(styrenesulfonate)，PSS)，聚乙烯硫酸盐(poly(vinylsulfate))，聚丙烯酸(poly(acrylic acid)，PAA)，右旋糖苷硫酸盐(dextran sulfate)，藻酸钠(sodium alginate)，肝磷脂(heparin)，DNA。
上述的磁性药物胶囊的制备方法包括如下步骤1)超顺磁性的纳米Fe3O4粒子或其它铁氧体粒子的制备将一定量的氨水或NaOH水溶液缓慢加入FeCl2与FeCl3混合液(或含部分过渡金属盐以取代等摩尔相应价态的铁盐)中，直至pH值为8～11，最好为10～11。然后，在55～90℃下搅拌0.5～5小时。二价与三价金属盐的摩尔比为0.4～0.6。得到粒径小于15nm的超顺磁性的纳米Fe3O4粒子或其它铁氧体粒子悬浮液。然后过滤，水洗，得到超顺磁性的纳米Fe3O4粒子或其它铁氧体粒子。
2)水溶性磁流体的制备水溶性磁流体是将步骤1)得到的超顺磁性的纳米Fe3O4粒子或其它铁氧体粒子加入到pH为2～5的弱酸溶液中，如柠檬酸溶液，超声分散，配制成含纳米磁性粒子为0.5～10％的水溶性磁流体。
3)可溶性模板微球表面吸附聚电解质多层膜的制备可溶性模板微球可选用明胶微球，三聚氰胺甲醛(MF)微球，SiO2微球。选用的可溶性模板微球为单一尺寸的平均粒径为0.05～10μm的微球，最合适的是平均粒径为0.1～5μm的微球。
吸附聚电解质多层膜的过程i)将技术方案所说的阴、阳离子聚电解质分别和可溶性盐，如NaCl或KCl等配制成溶液A和B。溶液A(和B)中聚电解质的浓度为0.1～5g/L，盐的浓度为0.05～0.6M。
ii)将技术方案所说的可溶性模板微球搅拌分散在溶液A中。室温下搅拌5～60min，最好是10～30min，形成可溶性模板微球吸附聚电解质的水溶性悬浮液，聚电解质的量必须大于在可溶性模板微球上吸附一个单分子层的量。可溶性模板微球与悬浮液的质量比为0.5～5％，最好为1～2％。然后用离心，除去上清液，用去离子水水洗/离心/重新分散3～5遍。
iii)将步骤ii)中得到沉积物再分散在溶液B中，并按步骤ii)接下来的操作再进行一次。
iv)将步骤iii)中得到沉积物再分散在溶液A中，并按步骤ii)接下来的操作再进行一次。如此循环多次，得到可溶性模板微球表面吸附聚电解质多层膜的复合微球悬浮液。
4)去除可溶性模板微球制成聚电解质胶囊i)去除可溶性明胶微球制成聚电解质胶囊步骤取步骤3)制得的吸附多层聚电解质膜的明胶微球悬浮液，用酸如HCl或碱如NaOH调节pH值至2～10，最好是2～3，置于40～80℃水浴中，最好是60℃水浴，溶解明胶微球，离心去除溶解的明胶，水洗得到聚电解质空腔胶囊。
ii)去除可溶性三聚氰胺甲醛(MF)微球制成聚电解质胶囊步骤取步骤3)制得的吸附多层聚电解质膜的MF微球悬浮液，用酸如HCl调节pH值＜2，室温下溶解MF微球，离心去除溶解的MF，水洗得到聚电解质空腔胶囊。
iii)去除可溶性SiO2微球制成聚电解质胶囊步骤取步骤3)制得的吸附多层聚电解质膜的SiO2微球悬浮液，用HF调节pH值＜2，或用碱如NaOH调节pH值＞12，室温下溶解SiO2微球，离心去除溶解的SiO2，水洗得到聚电解质空腔胶囊。
5)聚电解质胶囊中装载肿瘤化疗药物和纳米磁性材料取步骤2得到的浓度为0.5～10％的磁流体、浓度为100μg/m的化疗药物，及重量比为1～5％的由步骤4得到的聚电解质胶囊水相悬浮液，以1∶5∶10的份数比混合，用弱酸，如柠檬酸，调节pH值至2～6，用强电解质，如氯化钠，调节盐浓度在0.1-1.0mol/L间，然后放置于摇床振荡5～24h。利用聚电解质多层膜在pH值＜7的条件下空隙较大、而pH值＞7的条件下空隙较小的特点，装载磁性粒子和化疗药物后，再用小于载药胶囊的滤膜水洗过滤，以除去游离的磁性粒子和药物，此时，收缩的聚电解质多层膜空隙可以阻止磁性粒子的流出和减缓药物的释放。最后冷冻干燥备用。
上述制得的磁性药物胶囊具有如下特点(1)选用了均匀的可溶性微球作模板，因此得到的磁性药物胶囊尺寸比较均匀；(2)磁性药物胶囊尺寸可通过选用不同尺寸的可溶性微球作模板，以及吸附聚电解质的种类和层数加以控制；(3)磁性药物胶囊壁具有pH偏酸性的条件下空隙较大、而pH值近中性的条件下空隙较小；在较高盐浓度的条件下囊壁结构较松散，空隙大，在较低盐浓度的条件下囊壁结构较紧密，空隙小的特点。在酸性条件下，较高盐浓度条件下装载大磁性粒子和化疗药物，pH近中性和较低盐条件下释放药物，因此有载磁和药物量大，且使用时药物释放慢的特点；(4)选用不同种类的聚电解质和吸附层数可以控制药物释放速率；(5)选用不同环境的盐浓度和pH值可以控制药物释放速率；(6)表面的聚电解质有较强的功能性，对各种水溶液分散性较好，可以接生物活性物质，如抗体、抗原、酶、蛋白质或核酸，从而可以同时实现磁靶向和生物靶向的双靶向目的。
具体实施例方式
下面将结合实施例进一步阐明本发明的内容，但这些实施例并不限制本发明的保护范围。
实施例1步骤(1)将1.0mol/L NaOH水溶液缓慢加入1.0mol/L的FeCl2和2.0mol/L的FeCl3混合水溶液中，直至pH值为10。然后在85℃下搅拌1h，得到超顺磁性的纳米Fe3O4粒子悬浮液。然后过滤，水洗。用透射电子显微镜(TEM)观察，Fe3O4粒子的粒径为8～12nm。将制得的纳米Fe3O4粒子加入到pH为3的柠檬酸溶液，超声分散，配制成含纳米磁性粒子为2％的水溶性磁流体。
称取2g平均粒径为300nm的明胶微球倒入500mL的小烧杯中。
步骤(2)加入100mL浓度为1g/L的阴离子聚电解质聚4-苯乙烯磺酸盐(PSS)(含0.5M NaCl)水溶液。室温下放置于摇床振荡20min。用离心机在5000转的转速下离心15min。去除上清液。用去离子水水洗/离心/重新分散4遍，得到吸附一层PSS的微球。
步骤(3)再加入100mL浓度为1g/L的阳离子聚电解质聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)(含0.5M NaCl)水溶液。室温下放置于摇床振荡20min，然后用离心，除去上清液，用去离子水水洗/离心/重新分散4遍，得到PAH吸附在第二层的微球。
步骤(4)不断重复步骤2)、3)，最后得到明胶微球外面第一、三、五、七层为PSS吸附层，第二、四、六、八层为PAH吸附层。
步骤(5)将制得的吸附多层聚电解质膜的明胶微球悬浮液，用HCl调节pH值至3，置于60℃水浴中，溶解明胶微球，离心去除溶解的明胶，水洗得到聚电解质空腔胶囊。
步骤(6)取所得磁流体1ml(浓度为1％)，化疗药物阿霉素10ml浓度为100μg/ml，一起加入到5ml重量比为2％的由实施例6得到的聚电解质胶囊水相悬浮液中，用柠檬酸，调节pH值至3，加入NaCl，浓度为0.5mol/L。然后放置于摇床振荡24h。利用聚电解质多层膜在pH偏酸性的盐溶液中空隙较大的特性，装载磁性粒子和化疗药物后，再用孔径为0.8μm的微孔滤膜水洗过滤，以除去游离的磁性粒子和药物，冷冻干燥备用。用紫外分光光度计在阿霉素特征吸收波长处测得阿霉素在聚电解质胶囊中的载药量为31.68％，包封率为91.86％。利用热重分析测得含药含磁的胶囊中的磁含量为21.6％。
步骤7)将得到的含磁含阿霉素的聚电解质胶囊0.5g，加入到缓释液中。缓释液预先用柠檬酸，调节pH值至3，并含有浓度为0.6mol/L的NaCl。然后放置于摇床振荡。利用聚电解质多层膜间存在空隙的特性实现化疗药物的缓慢释放，用紫外分光光度计在阿霉素特征吸收波长处，在不同的时间点处追踪由胶囊释放到缓释液中的阿霉素量。胶囊中的阿霉素释出率达到50％需要14小时，而累积释放率要超过90％约需经过66小时。
实施例2用平均粒径为2μm的三聚氰胺甲醛(MF)微球取代实施例1中的明胶微球，用阳离子聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)取代聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)，用”HCl调节pH值为1.5，室温下溶解MF微球”取代步骤(4)中的”用HCl调节pH值至3，置于60℃水浴”，其余重复实施例1中的第2～6步骤，最后得到第一、三、五、七层为PSS吸附层，第二、四、六、八层为PDDA吸附层的磁性药物胶囊。
取所得的含磁含阿霉素的聚电解质胶囊0.5g，载药量为30.94％，包封率为92.42％。然后用同实施例1的方法，除了缓释液中pH值为5，NaCl浓度为0.3mol/L外，进行抗癌药物的缓慢释放。胶囊中的阿霉素释出率达到50％需要19小时，而累积释放率要超过90％约需经过85小时。
实施例3用平均粒径为100nm的SiO2微球取代实施例2中的明胶微球，用阴离子聚电解质聚丙烯酸(PAA)取代聚4-苯乙烯磺酸盐(PSS)，用”NaOH调节pH值为13，室温下溶解SiO2微球”取代”用HCl调节pH值至3，置于60℃水浴”，其余重复实施例1中的第2～6步骤，最后得到第一、三、五、七层为PAH吸附层，第二、四、六、八层为PAA吸附层的磁性药物胶囊。
取实施例1得到的含磁含阿霉素的聚电解质胶囊0.5g，除了缓释液中的pH值为6外，其余方法同实施例1。胶囊中的阿霉素释出率达到50％需要18小时，而累积释放率要超过90％约需经过82小时。
实施例4除了用”HF调节pH值为1”取代实施例3中的”用NaOH调节pH值为13”外，重复实施例3，得到第一、三、五、七层为PAH吸附层，第二、四、六、八层为PAA吸附层的磁性药物胶囊。
取实施例2得到的含磁含阿霉素的聚电解质胶囊0.5g，除了NaCl浓度为0.9mol/L外，其余方法同实施例1。胶囊中的阿霉素释出率达到50％需要15小时，而累积释放率要超过90％约需经过78小时。
实施例5除了用丝裂霉素取代实施例3中的阿霉素，用藻酸钠取代实施例3中的PAA外，重复实施例3，得到第一、三、五、七层为PAH吸附层，第二、四、六、八层为藻酸钠吸附层的磁性药物胶囊。
重复实施例1中的步骤(6)和(7)，测得胶囊中的丝裂霉素的载药量为27.76％，包封率为86.95％。丝裂霉素释出率达到50％需要13小时，而累积释放率要超过90％约需经过69小时。
对比例取含阿霉素100μg/mL的水溶液10mL，放入透析袋中，在将透析袋置于pH值为5，NaCl浓度为0.9mol/L的缓释液中，然后放置于摇床振荡。检测方法同实施例10。阿霉素释放50％需24min左右，3小时后阿霉素的释放率已超过90％。
权利要求
1.一种磁性药物胶囊，是一种多层的核壳型胶囊，其特征在于，所述的磁性药物胶囊包括由化疗药物和纳米磁性粒子构成的内核囊芯，以及由多层带相反电荷的聚电解质交替沉积的膜层所构成的核外囊壁。
2.如权利要求1所述的磁性药物胶囊，其特征在于，其中的化疗药物选用与纳米磁性粒子和聚电解质不发生化学反应的抗癌药物，载药量为5～40％，包封率为60～93％；其中的纳米磁性粒子为超顺磁性的纳米铁氧体粒子，磁性粒子含量为0.5～50％。
3.如权利要求2所述的磁性药物胶囊，其特征在于，其中的纳米磁性粒子为纳米Fe3O4粒子。
4.如权利要求1所述的磁性药物胶囊，其特征在于，所述的构成核外囊壁的聚电解质膜层由阴阳离子聚电解质交替构成序列层，其序列层数不受限制。
5.一种磁性药物胶囊的制备方法，其特征在于，包括如下步骤1)超顺磁性的纳米Fe3O4粒子或其它铁氧体粒子的制备将一定量的氨水或NaOH水溶液缓慢加入FeCl2与FeCl3混合液或含部分过渡金属盐的等摩尔相应价态的铁盐中，直至pH值为8～11，在55～90℃下搅拌0.5～5小时，二价与三价金属盐的摩尔比为0.4～0.6，得到粒径小于15nm的超顺磁性的纳米Fe3O4粒子或其它铁氧体粒子悬浮液，再过滤、水洗，得到超顺磁性的纳米Fe3O4粒子或其它铁氧体粒子；2)水溶性磁流体的制备将步骤1)得到的超顺磁性的纳米Fe3O4粒子或其它铁氧体粒子加入到pH为2～5的弱酸溶液中，经超声分散，配制成含纳米磁性粒子为0.5～10％的水溶性磁流体；3)制备可溶性模板微球表面吸附聚电解质多层膜选用单一尺寸的平均粒径为0.05～10μm的可溶性模板微球，制取可溶性模板微球表面吸附聚电解质多层膜的复合微球悬浮液；4)去除可溶性模板微球制成聚电解质胶囊；5)聚电解质胶囊中装载肿瘤化疗药物和纳米磁性材料取步骤2得到的浓度为0.5～10％的磁流体、浓度为100μg/m的化疗药物，及重量比为1～5％的聚电解质胶囊水相悬浮液，以1∶5∶10的份数比混合，用弱酸调节pH值至2～6，用强电解质，调节盐浓度在0.1-1.0mol/L间，然后放置于摇床振荡5～24h，装载磁性粒子和化疗药物；再用小于载药胶囊的滤膜水洗过滤，冷冻干燥。
6.如权利要求5所述的磁性药物胶囊制备方法，其特征在于，步骤1)中PH值调节为10～11，步骤3)中可溶性模板微球为明胶微球、三聚氰胺甲醛(MF)微球、SiO2微球中任一种，平均粒径为0.1～5μm。
全文摘要
本发明涉及一种磁性药物胶囊及其制备方法，特别是一种核壳型的含肿瘤化疗药物并具有控释功能的磁性胶囊及其制备方法。本发明的磁性药物胶囊是一种多层的核壳型胶囊，包括化疗药物和纳米磁性粒子构成的内核囊芯，以及由多层带相反电荷的聚电解质交替沉积的膜层所构成的核外囊壁。本发明的磁性药物胶囊有载磁和药物量大、且使用时药物释放慢的特点，而且可以控制药物释放速率，同时能够实现磁靶向和生物靶向的双靶向目的。
文档编号A61K9/48GK1679518SQ20051002325
公开日2005年10月12日 申请日期2005年1月12日 优先权日2005年1月12日
发明者杨晓玲, 朱以华, 李培勇, 张素秋, 韩霄 申请人:华东理工大学