一种羧甲基壳聚糖聚乳酸化学水凝胶药物载体的制备方法
【专利摘要】本发明涉及到一种生物可降解羧甲基壳聚糖聚乳酸化学交联水凝胶药物缓释制剂的制备方法。用碳二亚胺类催化剂活化聚乳酸末端羧基，接枝到羧甲基壳聚糖上。采用碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺为交联体系，化学交联羧甲基壳聚糖制备水凝胶，透析提纯，冷冻干燥，物理共混包载药物。本发明方法制备简单，水凝胶体系具有良好的生物降解性和生物相容性，可以同时包载疏水性及亲水性药物。该水凝胶可用于可植入药物载体，低交联度时具有可注射性，通过皮下注射或者肌肉注射药物释放载体。此外，该水凝胶还可以用创口敷料，也可以作为组织工程支架材料。
【专利说明】一种羧甲基壳聚糖聚乳酸化学水凝胶药物载体的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于药剂学领域，涉及到一种羧甲基壳聚糖聚乳酸化学水凝胶药物载体的制备方法，这种载体具有良好的生物相容性、可降解性和药物释放行为。
【背景技术】
[0002]近二十年来，药物控制释放技术得到了广泛的研究。药物载体在制药市值所占的份额越来越多。药物释放体系改进对提高药物利用率，减少服用的次数，降低副作用有着重要意义。随着生物技术的发展，越来越多的药品需要药物载体才能发挥疗效。尤其是活性高分子药物如蛋白质、多肽药物以及核酸类药物，还有不溶性药物如抗癌新药。另一方面，近几年内，大量的药物将失去专利保护，制药公司也正在使用药物释放技术为药物延长专利寻求新途径。
[0003]药物控制释放载体有多种，包括胶束、纳米粒子、水凝胶、脂质体等。水凝胶以其独特的性能广泛用于药物释放制剂和组织工程。水凝胶是一种三维网状结构，可以吸取大量的水或者组织液，仍然保持原有的结构，具有优良的相容性、亲水性和力学性能，类似于软组织。作为药物载体，由于水凝胶内部的多孔结构，可以通过渗透达到控制药物释放的目的。在目前的药物载体中，水凝胶对于亲水性大分子药物的包载和控制释放具有更好的效果O
[0004]迄今为止，商业化的药物载体水凝胶并不多，基于聚氧丙烯-聚氧乙烯(PPO-PEO)嵌段共聚物研制的物理交联水凝胶，如Pluronics, Tetronics早已被FDA认可。这种水凝胶是温度响应物理水凝胶，稳定性较差，在体内只能保持1-2天的时间。另一种ReGel水凝胶由聚乳酸羟基乙酸-聚乙二醇(PLGA-PEG)嵌段共聚物制备，也是一种物理交联水凝胶，近期已经被FDA批准临床使用，其稳定性比PPO-PEO的水凝胶要好。此外，聚酰亚胺类的水凝胶研究非常多。这类水凝胶由于单体的残留，细胞毒性大，而且不能够降解，仍然处于研究阶段。天然高分子具有众多的优良特性`，近十几年来引起了研究者的广泛兴趣。壳聚糖是天然高分子壳聚糖的衍生物，具有优良的生物相容性，生物活性(如抗菌性)，生物降解性等，广泛应用于医药卫生、食品保健等领域。羧甲基壳聚糖制备的水凝胶也逐渐成为热点。CN200710042753.9提供了一种制备pH响应水凝胶的方法，使用了戊二醛作交联剂。然而戊二醛具有一定的细胞毒性，甚至微量的戊二醛对细胞的生长具有抑制作用，而且反应过快等问题。CN201010125391.1，CN200910060959.3采用光交联的方法可以避免此问题，但是要引入光反应剂，操作过程复杂。另一方面，水溶性碳二亚胺类可以有效催化羧甲基壳聚糖的交联，尤其是1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)或者N-羟基硫代琥珀酰亚胺(Sulfo-NHS)配合使用。而且EDC可以很容易通过透析除去。
[0005]CN201110135834.X，CN201110268884.5，CN201010116334.7 使用水溶性碳二亚胺
交联海藻酸盐制备水凝胶，得到很好的效果。但是国内外对于用水溶性碳二亚胺交联羧甲基壳聚糖形成水凝胶实例很少。专利《一种交联羧甲基甲壳素组织工程支架制备方法》(CN201010224703.4)提供了一种水溶性碳二亚胺交联剂交联羧甲基甲壳素制备水凝胶的方法，主要用于组织工程支架，同时也提及接枝药物分子来制备药物控制释放体系，有一定局限性。本发明中，使用一种简单的方法制备了羧甲基壳聚糖-聚乳酸水凝胶，并采用物理共混包埋药物，引入聚乳酸组分可以提供疏水性区域，因而可以包载亲水性及疏水性药物。
【发明内容】
[0006]本发明目的是提供一种简单方法来制备水凝胶药物制剂。其方法思路:将末端羧基的聚乳酸经碳二亚胺类催化剂活化，接枝到羧甲基壳聚糖，过量催化剂将催化羧甲基壳聚糖上的氨基和羧基连接形成水凝胶。透析，冻干样品。通过物理包埋制作载药体系，即冻干物与药物水溶液混合。
[0007]对上述的制备方法进一步阐述如下。
[0008]聚乳酸溶于二甲基亚砜(DMSO)中，加入催化剂活化30_90min，再将活化后的聚乳酸溶液逐滴加入羧甲基壳聚糖水溶液中，磁力搅拌。均相反应制备化学水凝胶。反应温度0°C -50°c，反应时间lmin-24h，水凝胶经透析，冷冻干燥。将药物溶于水中，加入冻干物混合溶胀，或者冻干物和药物混合，再与水混溶制备水凝胶药物缓释体系。
[0009]本发明中，所述的聚乳酸，分子量在500-10000之间，聚乳酸的类型，可以是左旋聚乳酸(PLLA)，右旋聚乳酸(TOLA)，或者外消旋聚乳酸(PDLLA)。疏水性链段不局限于聚乳酸，也可以是聚乙交酯(PGA)、聚己内酯(PCL)、聚酯共聚物等，可降解脂肪族聚酯都纳入范围之内。
[0010]本发明中，所述的羧甲基壳聚糖，分子量在一千到五十万内。其水溶液浓度在0.01-lg/ml范围内。羧甲基度和脱乙酰度不限。同样的，并不局限于羧甲基壳聚糖，含有丰富的羧基和氨基的多糖 类，也包括在其范围之内。
[0011]本发明中，所述的催化剂为碳二亚胺类，可以是1-乙基-(3- 二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)或者N-羟基硫代琥珀酰亚胺(Sulf0-NHS)配合使用，EDC/NHS摩尔的比例在10/1以内。
[0012]本发明中，所述的水凝胶制剂，可以作为植入药物释放载体。
[0013]本发明中，所述的水凝胶制剂，低交联度的水凝胶具有可注射性。可以皮下或者肌肉注射给药。
[0014]本发明中，所述的水凝胶应用，可以作为创口辅料，也可以作为组织工程细胞载体。
[0015]本发明中，所述的水凝胶用途，水凝胶残留氨基可以促进血液的凝固，用于伤口的包扎。也可以配合药物使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明制备的羧甲基壳聚糖-聚乳酸化学水凝胶降解曲线。
[0017]图2为本发明制备的羧甲基壳聚糖-聚乳酸化学水凝胶胸腺五肽药物释放曲线。
【具体实施方式】
[0018]实施例1[0019]在250ml三口烧瓶中加入0.5g羧甲基壳聚糖(CMCS)，再加入30ml去离子水，磁力搅拌30min_lh。称量0.14g聚乳酸(PLA)于100mL烧杯中，加入20ml 二甲基亚砜,磁力搅拌溶解。待PLA溶解之后加入48mgl-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)，29mg N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)活化60min。将活化的PLA溶液转移到滴液漏斗，逐滴加入羧甲基壳聚糖水溶液中，反应温度25°C，反应3-4h，静置，透析48h，冷冻干燥24h，制成水凝胶冻干物。
[0020]实施例2
[0021]本实施方式和实施例1不同的是，改用N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)溶解聚乳酸。其它实验条件，实施方式均和实施例1相同。
[0022]实施例3
[0023]在250ml三口烧瓶中加入Ig羧甲基壳聚糖(CMCS)，再加入60ml去离子水，磁力搅拌30min-lh。称量0.3g聚乳酸(PLA)于100mL烧杯中，加入40ml 二甲基亚砜,磁力搅拌溶解。待PLA溶解之后加入192mgl-乙基_ (3- 二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)，23.6mg N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)活化90min。其后实验条件与实施例1或者实施例2相同。
[0024]实施例4
[0025]在250ml三口烧瓶中加入0.5g羧甲基壳聚糖(CMCS)和30ml磷酸盐缓冲溶液(pH=6.1)，磁力搅拌30min-lh。称量0.152g聚乳酸(PLA)于100mL烧杯中，加入20ml 二甲基亚砜，磁力搅拌溶解。待PLA溶解之后加入47.5mgl-乙基_ (3- 二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)， 29mg N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)活化90min，此后步骤和实施例1至实施例3之一相同。
[0026]实施例5
[0027]在250ml三口烧瓶中加入Ig羧甲基壳聚糖(CMCS)，再加入60ml去离子水，磁力搅拌30min_lh。称量0.15g聚乳酸(PLA)于100mL烧杯中，加入40ml 二甲基亚砜,磁力搅拌溶解。待PLA溶解之后加入96mgl-乙基_ (3- 二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)，59mg N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)活化60min。其后实验条件与实施例1至实施例4相同。
[0028]实施例6
[0029]酶降解实验测试
[0030]称取一定量冻干样品置于称量瓶，加入15ml的0.2mg/ml磷酸盐溶菌酶溶液(pH7.4)，其中含有0.02被％的叠氮钠(NaN3)以防止细菌生长。将称量瓶置于37°C摇床中。降解溶液72h换一次。在设定时间(l，3，5，7，14d)取出样品，用去离子水清洗2次，冷冻干燥，称量。降解速率的计算公式:失重率=(W0-Wt)/WtlX 100%，其中Wtl为降解前水凝胶的质量，Wt为降解后水凝胶的质量。
[0031]实施例7
[0032]药物释放测试
[0033]称取一定量的胸腺五肽，溶于5ml去离子水中。充分溶解后，称量0.1g的冻干物，加入刚配置的胸腺五肽溶液中，静置吸水膨胀。待充分溶胀后，置于透析袋中，浸泡在15mlpH = 7.4的磷酸盐缓冲溶液中，37°C恒温条件下开始进行药物释放，定时取出所有释放介质，同时补加15ml新鲜缓冲溶液，通过高效液相色谱仪测定取出的缓冲溶液样品中胸腺五肽含量。绘制出累积浓度曲线。`
【权利要求】
1.一种羧甲基壳聚糖聚乳酸化学水凝胶药物载体的制备方法，其特征在于:聚乳酸溶于有机溶剂，经催化剂活化，加入羧甲基壳聚糖水溶液中。均相反应制备化学交联水凝胶。反应温度0°c -500C，反应时间lmin-24h，水凝胶经透析，冷冻干燥，得到冻干物。将药物溶于水中，再与冻干物混合，或者冻干物和药物混合，再与水混溶制备水凝胶药物载体。
2.根据权利I所述的制备方法，其特征在于:所述的聚乳酸含有羧基，分子量在500-10000之间，所述的羧甲基壳聚糖羧甲基度1-200%，脱乙酰度1_100%，其水溶液重量浓度 0.1-20% ο
3.根据权利I所述的制备方法，其特征在于:所述的催化剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)或者N-羟基硫代琥珀酰亚胺(Sulfo-NHS)配合使用，EDC/NHS的比例为10/1以内。
4.根据权利I所述的制备的方法，其特征在于:所述的水凝胶低度交联可以注射，其交联度为0.1% -10%，高交联度可以作为可植入性水凝胶。
5.根据权利I所述的制备的方法，其特征在于:所述的水凝胶是PH响应的水凝胶和金属离子吸附水凝胶。PH响 应值和吸附量取决于水凝胶的羧基和氨基的残留量。
【文档编号】A61K47/36GK103877584SQ201310143715
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年4月9日 优先权日:2013年4月9日
【发明者】李速明, 朱寿进, 宿烽, 刘光烨 申请人:青岛科技大学