专利名称：生物可降解纳米载药缓释宫内节育器及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种生物可降解纳米载药缓释宫内节育器及其制备方法，属于避孕节育装置技术领域。
背景技术：
古埃及人将小石块放入骆驼子宫内，防止骆驼在沙漠长途运输中受孕。受此启发，人们得知子宫腔内放入外来物体可具有抗生育的作用。据此，人类不断的设计着用最适合的材质放入子宫腔内来达到避孕目的，并称之为宫内节育器(Intrauterine Device,IUD)。根据设计理念的不同，目前市场上已相继出现三代宫内节育产品并广泛应用于临床，第一代宫内节育器的设计始于1909年，以蚕丝、塑料或不锈钢为原料，称“惰性”宫内节育器；第二代宫内节育器称为“活性”宫内节育器，通过添加活性成分(铜离子、孕酮类激素)发挥作用，大大提高了避孕效果；吉妮环的出现可以被认为是第三代宫内节育器，该节育产品摒弃了传统宫内节育器的支架结构，由一根不可吸收的聚酰胺单丝穿著数个铜套组成，单丝的一端有一个小结固定于子宫底部肌层中。但是，目前市场上可应用的各种宫内节育产品因其支架容易对内膜造成损伤而发生出血、疼痛等副反应，且置入宫腔后需二次手术取出，使其推广和应用大大受限。近年来随着生物可降解材料及纳米控释载药技术的出现，为宫内节育产品的材质构建、载药模式及外形设计提供了新契机。纳米控释系统使其在药物和基因输送方面具有以下优越性①缓释药物以延长药物的作用时间；②靶向输送；③在保证药物作用的前提下减少给药剂量，从而减轻或避免毒副作用可提高药物的稳定性而有利于储存；⑤保护核苷酸以防止其被核酸酶降解帮助核苷酸转染细胞，起到定位作用；⑦建立新的给药途径。因此，纳米控释系统是非常有前途的控释系统，具有深入研究的价值和广泛应用的前景。单纯制作纳米粒子的工作在多方面受到了阻碍和质疑，将纳米粒子复合于生物材料中不但发挥了纳米粒子的载药、缓释等优异性能，而且很好地避免了上述弊端的发生。在纳米缓释载体颗粒的系统研究中，活体微透析系统可以实时观测体内尤其是神经递质在不同阶段的变化，为纳米生物制剂在体内药物代谢动力学和毒性研究方面提供了有力工具。纳米生物材料不仅在生物体内具有新的、独特的生物性质，还因其高表面活性和小于细胞胞体的粒径尺寸可能导致一些新的问题。例如，纳米颗粒可以通过某些生理屏障，进入循环系统，分布于全身，具有与常规材料不同的靶器官；由于纳米材料尺寸较小，可以被细胞摄取，导致细胞功能改变或丧失，使机体处于氧化应激状态；还可能在胞饮吞噬作用下通过血脑屏障，影响中枢神经系统。另外，纳米材料在体内的降解产物也会对细胞、血液等产生影响。有研究指出用于医学领域的某些纳米材料如富勒烯和碳纳米管作为植入体具有潜在的毒副作用，对人体生理系统和环境有不良影响。因此，目前各发达国家都在投入大量资金研究纳米材料潜在的毒副作用。所以，常规材料的毒理学数据可能并不适用于纳米材料，而且基于常规材料特性建立的生物安全性评价方法也不一定全部适用于纳米材料。因此，对纳米生物材料及其降解产物和吸收途径进 行客观、准确的生物安全性评价，形成标准体系成为评价体系中的一个热点研究课题。目前生物降解性聚合物材料已经成为研究热点之一。日本Igaki MedicalPlanning用聚乳酸(PLA)制成Igak1-Tamai支架,体内外试验证明PLA支架具有良好的机械性能，已在临床上用于冠心病的治疗，取得了与金属支架相似的临床治疗效果；并被认为是冠脉内生物降解性支架突破的第一个临床障碍，但再狭窄率仍在20%左右，与金属支架相似。壳聚糖(Chitosan)又名几丁质是从虾蟹外壳中提取的天然高分子化合物，在强碱环境下脱N-乙酰后衍生为氨基葡萄糖多聚体。研究已经证实，壳聚糖具有良好的生物相容性、低毒性、可吸收性；壳聚糖的硫酰基、羧酰基等衍生物具有抗凝血活性，且壳聚糖可作为药物缓释载体。作为一种生物相容性良好的新型医用生物材料，体外实验和动物实验表明壳聚糖具有选择性抑制成纤维细胞、平滑肌细胞增殖和促进表皮细胞、内皮细胞生长的独特生物活性。实验表明壳聚糖与PLA联用明显的提高了对人体上皮细胞的生物相容性，细胞在这类以壳聚糖为外表面的PLA双层膜上吸附、活动和增殖的能力远远大于单层膜。另外PLA纳米纤维和纳米纺织实验研究均表明，PLA与壳聚糖联用对新型生物材料生物相容性提高具有重要意义。本申请人亦长期致力于壳聚糖支架的基础与应用研究，曾在兔颈动脉狭窄处植入壳聚糖支架，证实了壳聚糖的上述作用，取得了比较满意的结果，初步研究结果显示其对预防再狭窄有明显的作用。但从尸检和病理报告所见壳聚糖支架的降解并不完全，其机械性能较差，而且因采用的壳聚糖的脱乙酰度的不同，相容性较差，壳聚糖单独用来制作支架难以满足临床要求。国外研究已经证实聚乳酸膜与壳聚糖纤维之间具有极强的界面剪切力并且对细胞的吸附和增殖有明显的促进作用；我们的研究也证实聚乳酸与修饰后的壳聚糖聚合物具有良好的机械性能及生物相容性。PLA纤维、壳聚糖纤维均对温度敏感，在其玻璃化温度以上时，材料变软，并可任意弯曲，二者的玻璃化温度在50 V -70 V之间，为支架的研制提供了优良材料。
发明内容
本发明的目的是充分利用上述纳米载药与生物可降解材料紧密结合的技术优势，针对目前宫内节育器应用存在 的不足，提供一种生物可降解，置入宫腔后无需取出，去除尾丝结构，减少了对宫颈局部刺激和逆行性感染的生物可降解纳米载药缓释宫内节育器及其制备方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的生物可降解纳米载药缓释宫内节育器，其特征在于，由纳米载药缓释支架和在纳米载药缓释支架外层进行表面修饰的壳聚糖组成；所述纳米载药缓释支架由载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯和聚乳酸混纺制成，所述载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯和聚乳酸的重量比为1:9 ；
所述载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯由以下组分按重量份组成辛基酚聚氧乙烯醚O. 4份、水74份、苯乙烯单体20份、甲基丙烯酸甲酯单体5份、左炔诺孕酮O. 052份、丙烯酸O. 5份、十六烷O. 375份、过硫酸钾O. 275份、十二烷基苯磺酸钠O. 2份。所述生物可降解纳米载药缓释宫内节育器为平面伞形结构。上述生物可降解纳米载药缓释宫内节育器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤O按以下组分的重量份备好原料十二烷基苯磺酸钠O. 2份、辛基酚聚氧乙烯醚O. 4份、水74份、苯乙烯单体20份、甲基丙烯酸甲酯单体5份、左炔诺孕酮O. 052份、丙烯酸O. 5份、十六烷O. 375份、过硫酸钾O. 275份；
2)将十二烷基苯磺酸钠和辛基酚聚氧乙烯醚溶解于重量份为68份的水中，得到水相溶液；
3)将左炔诺孕酮溶解于甲基丙烯酸甲酯单体中，得到药物溶液；在药物溶液中加入苯乙烯单体、丙烯酸、十六烷，得到油相药物混合液；
4)将油相药物混合液和水相溶液倒入四口瓶中，并升温至60°C，乳化20分钟；
5 )将过硫酸钾溶解于剩余的6份水中，使其充分溶解后加入步骤4 )中的四口瓶内，使四口瓶中溶液升温并保持在75°C;待四口瓶中溶液反应3h后，每半小时升温5°C，直至升温到90°C，反应结束，得到载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯；
6)将聚乳酸和载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯放入真空干燥箱，并在60°C下干燥12h ；
7)将干燥完的聚乳酸和载有左炔 诺孕酮的聚苯乙烯加入HAAKE转矩流变仪进行熔融共混，温度为180°C，时间为8分钟，将所得材料混纺制得纳米载药缓释支架材料；所述载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯和聚乳酸的重量比为1:9 ;
8)在纳米载药缓释支架材料外层使用浓度为lOPg/ml的壳聚糖溶液进行表面修饰，然后编织成平面伞形结构，最终制得生物可降解纳米载药缓释宫内节育器。本发明中十二烷基苯磺酸钠作为表明活性剂，辛基酚聚氧乙烯醚作为乳化剂，十六烷作为助稳定剂，过硫酸钾作为引发剂，丙烯酸更好地溶解左炔诺孕酮。本发明采用含有聚苯乙烯(Polystyrene, PS)的聚乳酸(Poly lactic acid, PLA )混纺材料作为纳米载药缓释支架，外层用壳聚糖(Chitosan)进行表面修饰，以进一步增加本发明的生物相容性，纳米载药缓释支架载有的药物为左炔诺孕酮(化学名称为D_( —)-17 α -乙炔基-17 β -羟基-18-甲基雌留-4-烯-3-酮，分子式C21H2802，分子量312. 47)，载药总量为52mg，每天释放2(^g，材料降解时间及药物缓释时间控制为5年。本发明将纳米粒子复合于生物材料中发挥了纳米粒子的载药、缓释等优异性能，壳聚糖(Chitosan)又名几丁质是从虾蟹外壳中提取的天然高分子化合物，在强碱环境下脱N-乙酰后衍生为氨基葡萄糖多聚体，壳聚糖具有良好的生物相容性、低毒性、可吸收性，壳聚糖的硫酰基、羧酰基等衍生物具有抗凝血活性，且壳聚糖可作为药物缓释载体。壳聚糖与PLA联用明显的提高了对人体上皮细胞的生物相容性，细胞在这类以壳聚糖为外表面的PLA双层膜上吸附、活动和增殖的能力远远大于单层膜。PLA与壳聚糖联用对新型生物材料生物相容性提高具有重要意义，聚乳酸与修饰后的壳聚糖聚合物具有良好的机械性能及生物相容性。PLA纤维、壳聚糖纤维均对温度敏感，在其玻璃化温度以上时，材料变软，并可任意弯曲，二者的玻璃化温度在50 V -70 V之间，为支架的研制提供了优良材料。本发明通过控制纳米颗粒有效控制PLA/PS形成的纳米复合物稳定地缓慢释放左炔诺孕酮药物，即每天释放2(^g。本发明中采用的生物材料组织相容性高，避免了子宫内膜对传统材料(金属、塑料等)的排斥所引起的一系列不适反应及副反应；生物材料的可降解性实现了宫内放置后降解时间的可控制性，本发明根据避孕需求设置降解时间为5年，避孕效果、治疗效果更确切，避免了二次手术；采用平面伞型结构设计，同时由于可降解性材料的运用，置入宫腔后无需取出，去除了尾丝结构，减少了尾丝对宫颈局部刺激和逆行性感染的副反应；聚乳酸、壳聚糖材料天然环保，来源广泛，成本低廉，易于制作，具有极大的社会效益和经济效益；材料充分降解后可自然恢复生育能力，避孕效果完全可逆，取出该宫内节育器后，能够马上恢复生育能力；生物可降解材料结合纳米载药缓释技术共同构建的新一代宫内节育产品具有广阔的临床应用价值。
图1为本发明制得的生物可降解纳米载药缓释宫内节育器的平面伞形结构示意 图2为本发明制得的生物可降解纳米载药缓释宫内节育器置入宫腔内的示意图。
具体实施例方式实施例一
生物可降解纳米载药缓释宫内节育器，为平面伞形结构，由纳米载药缓释支架和在纳米载药缓释支架外层进行表面修饰的壳聚糖组成。纳米载药缓释支架由载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯和聚乳酸混纺制成，载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯和聚乳酸的重量比为1:9。载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯由以下组分按重量份组成辛基酚聚氧乙烯醚O. 4份、水74份、苯乙烯单体20份、甲基丙烯酸甲酯单体5份、左炔诺孕酮O. 052份、丙烯酸O. 5份、十六烷O. 375份、过硫酸钾O. 275份、十二烷基苯磺酸钠O. 2份。上述生物可降解纳米载药缓释宫内节育器的制备方法，包括以下步骤
O按以下组分的重量份备好原料十二烷基苯磺酸钠O. 2份、辛基酚聚氧乙烯醚O. 4份、水74份、苯乙烯单体20份、甲基丙烯酸甲酯单体5份、左炔诺孕酮O. 052份、丙烯酸O. 5份、十六烷O. 375份、过硫酸钾O. 275份； 2)将十二烷基苯磺酸钠和辛基酚聚氧乙烯醚溶解于重量份为68份的水中，得到水相溶液；
3)将左炔诺孕酮溶解于甲基丙烯酸甲酯单体中，得到药物溶液；在药物溶液中加入苯乙烯单体、丙烯酸、十六烷，得到油相药物混合液；
4)将油相药物混合液和水相溶液倒入四口瓶中，并升温至60°C，乳化20分钟；
5 )将过硫酸钾溶解于剩余的6份水中，使其充分溶解后加入步骤4 )中的四口瓶内，使四口瓶中溶液升温并保持在75°C;待四口瓶中溶液反应3h后，每半小时升温5°C，直至升温到90°C，反应结束，得到载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯；
6)将聚乳酸和载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯放入真空干燥箱，并在60°C下干燥12h ；
7)将干燥完的聚乳酸和载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯加入HAAKE转矩流变仪进行熔融共混，温度为180°C，时间为8分钟，将所得材料混纺制得纳米载药缓释支架材料；所述载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯和聚乳酸的重量比为1:9 ；
8)在纳米载药缓释支架材料外层使用浓度为lOPg/ml的壳聚糖溶液进行表面修饰，然后编织成平面伞形结构，最终制得生物可降解纳米载药缓释宫内节育器。实施例二
生物可降解纳米载药缓释宫内节育器，为面伞形结构，由纳米载药缓释支架和在纳米载药缓释支架外层进行表面修饰的壳聚糖组成。纳米载药缓释支架由载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯和聚乳酸混纺制成，载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯和聚乳酸的重量比为1:9。载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯由以下组分按重量份组成辛基酚聚氧乙烯醚O. 4g、水74g、苯乙烯单体20g、甲基丙烯酸甲酯单体5g、左炔诺孕酮O. 052g、丙烯酸O. 5g、十六烧O. 375g、过硫酸钾O. 275g、十二烷基苯磺酸钠O. 2g。上述生物可降解纳米载药缓释宫内节育器的制备方法，包括以下步骤
O按以下组分的重量份备好原料十二烷基苯磺酸钠O. 2g、辛基酚聚氧乙烯醚O. 4g、水74g、苯乙烯单体20g、甲基丙烯酸甲酯单体5g、左炔诺孕酮O. 052g、丙烯酸O. 5g、十六烧O. 375g、过硫酸钾 O. 275g ；
2)将十二烷基苯磺酸钠和辛基酚聚氧乙烯醚溶解于重量份为68g的水中，得到水相溶
液；
3)将左炔诺孕酮溶解于甲基丙烯酸甲酯单体中，得到药物溶液；在药物溶液中加入苯乙烯单体、丙烯酸、十六烷，得到油相药物混合液；
4)将油相药物混合液和水相溶液倒入四口瓶中，并升温至60°C，乳化20分钟；
5)将过硫酸钾溶解于剩余的6g水中，使其充分溶解后加入步骤4)中的四口瓶内，使四口瓶中溶液升温并保持在75°C;待四口瓶中溶液反应3h后，每半小时升温5°C，直至升温到90°C，反应结束，得到载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯；
6)将聚乳酸和载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯放入真空干燥箱，并在60°C下干燥12h；
7)将干燥完的聚乳酸和载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯加入HAAKE转矩流变仪进行熔融共混，温度为180°C，时间为8分钟，将所得材料混纺制得纳米载药缓释支架材料；所述载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯和聚乳 酸的重量比为1:9 ；
8)在纳米载药缓释支架材料外层使用浓度为lOPg/ml的壳聚糖溶液进行表面修饰，然后编织成平面伞形结构，最终制得生物可降解纳米载药缓释宫内节育器。生物可降解纳米载药缓释宫内节育器的载药量为52mg，每天释放2(^g，材料降解时间及药物缓释时间控制为5年。本发明缓释药物以延长药物的作用时间，靶向输送，在保证药物作用的前提下减少给药剂量，从而减轻或避免毒副作用；可提高药物的稳定性而有利于储存；采用的生物材料在活体内能充分降解，减少人为形成血栓的几率；能够稳定地缓慢释放左炔诺孕酮药物，避免了子宫内膜对传统材料的排斥，实现了宫内放置后降解时间的可控制性，置入宫腔后无需取出，去除了尾丝结构，减少了尾丝对宫颈局部刺激和逆行性感染的副反应。
权利要求
1.一种生物可降解纳米载药缓释宫内节育器，其特征在于，由纳米载药缓释支架和在纳米载药缓释支架外层进行表面修饰的壳聚糖组成；所述纳米载药缓释支架由载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯和聚乳酸混纺制成，所述载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯和聚乳酸的重量比为1:9 ； 所述载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯由以下组分按重量份组成辛基酚聚氧乙烯醚O. 4份、水74份、苯乙烯单体20份、甲基丙烯酸甲酯单体5份、左炔诺孕酮O. 052份、丙烯酸O. 5份、十六烷O. 375份、过硫酸钾O. 275份、十二烷基苯磺酸钠O. 2份。
2.根据权利要求1所述的生物可降解纳米载药缓释宫内节育器，其特征在于，所述生物可降解纳米载药缓释宫内节育器为平面伞形结构。
3.如权利要求1-2所述的生物可降解纳米载药缓释宫内节育器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 O按以下组分的重量份备好原料十二烷基苯磺酸钠O. 2份、辛基酚聚氧乙烯醚O. 4份、水74份、苯乙烯单体20份、甲基丙烯酸甲酯单体5份、左炔诺孕酮O. 052份、丙烯酸O. 5份、十六烷O. 375份、过硫酸钾O. 275份； 2)将十二烷基苯磺酸钠和辛基酚聚氧乙烯醚溶解于重量份为68份的水中，得到水相溶液； 3)将左炔诺孕酮溶解于甲基丙烯酸甲酯单体中，得到药物溶液；在药物溶液中加入苯乙烯单体、丙烯酸、十六烷，得到油相药物混合液； 4)将油相药物混合液和水相溶液倒入四口瓶中，并升温至60°C，乳化20分钟； 5)将过硫酸钾溶解于剩余的6份水中，使其充分溶解后加入步骤4)中的四口瓶内，使四口瓶中溶液升温并保持在75°C;待四口瓶中溶液反应3h后，每半小时升温5°C，直至升温到90°C，反应结束，得到载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯； 6)将聚乳酸和载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯放入真空干燥箱，并在60°C下干燥12h； 7)将干燥完的聚乳酸和载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯加入HAAKE转矩流变仪进行熔融共混，温度为180°C，时间为8分钟，将所得材料混纺制得纳米载药缓释支架材料；所述载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯和聚乳酸的重量比为1:9 ； 8)在纳米载药缓释支架材料外层使用浓度为lOPg/ml的壳聚糖溶液进行表面修饰，然后编织成平面伞形结构，最终制得生物可降解纳米载药缓释宫内节育器。
全文摘要
生物可降解纳米载药缓释宫内节育器及其制备方法，属于避孕节育装置技术领域。其特征在于，由纳米载药缓释支架和在纳米载药缓释支架外层进行表面修饰的壳聚糖组成；所述纳米载药缓释支架由载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯和聚乳酸混纺制成；所述载有左炔诺孕酮的聚苯乙烯由辛基酚聚氧乙烯醚、水、苯乙烯单体、甲基丙烯酸甲酯单体、左炔诺孕酮、丙烯酸、十六烷、过硫酸钾、十二烷基苯磺酸钠组成。本发明能够稳定地缓慢释放左炔诺孕酮药物，避免了子宫内膜对传统材料的排斥，实现了宫内放置后降解时间的可控制性，置入宫腔后无需取出，去除了尾丝结构，减少了尾丝对宫颈局部刺激和逆行性感染的副反应。
文档编号A61L31/04GK103041455SQ201310008740
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月10日 优先权日2013年1月10日
发明者张晓梅, 王大新, 吕芳, 魏勉, 顾方乐 申请人:扬州大学临床医学院