金属有机骨架药物缓释微粒的制备方法与流程

本发明属于医药材料及制剂技术领域，具体涉及一种金属有机骨架药物缓释微粒的制备方法。

背景技术：

药物治疗是肿瘤治疗的重要手段，尤其是晚期肿瘤患者不适合手术或其他治疗干预措施，药物治疗是延长寿命的最好选择，已广泛应用于大多数处于晚期的病人。然而，抗肿瘤药物低治疗疗效和副作用是面临的主要挑战。由于一些药物水溶性差、半衰期短、稳定性差、毒副作用大，限制了其在临床中的应用。为了改善治疗效果，除了对药物结构进行修饰以使得增加水溶性、降低毒性外，还致力于将药物制成新剂型，如缓释制剂，对药物起到保护与缓释作用，增加药物稳定性，减少一次给药量，减少药物毒副作用。

金属有机骨架材料(metal-organicframeworks，mofs)是一种起源于20世纪90年代，并在近年来得到蓬勃发展的多功能材料，其由金属离子和有机配体通过自组装形成具有网状结构的多孔材料，由于结合了周期性网状的孔穴结构和有机材料骨架的性质，mofs最大的特点就是具有超高的孔隙率和巨大的比表面积，且具有可调节的孔道结构和尺寸。诸多优点使mofs在催化、气体存储及分离、药物传输等领域显示出巨大的应用前景。金属有机骨架材料表现出许多作为药物载体的特质，包括：适于包封药物的高的孔表面积和大的孔径；由于金属与配体间相对不稳定的配位键从而使mofs具有生物可降解性；运用修饰手段可使其带有多种功能基团等等。近年来国内外已有诸多药物载体方面的研究，金属有机骨架材料缓释制剂成为药物制剂的重要研究方向。钛是一种亲生物金属，具有良好的生物相容性和稳定性，在医药领域有广泛应用，是制造人造关节、骨骼的最佳材料。同时，钛及其配合物还具有抗肿瘤活性。使用钛金属制备金属有机骨架材料并用于抗癌药物载体，是抗癌药物制剂的一种有价值应用。

中国专利cn103877577a公开一种肿瘤靶向锌基金属-有机骨架药物载体。所述药物载体包括：由硝酸锌与2-氨基-1,4对苯二甲酸溶剂热反应得到锌基金属-有机骨架，分子式为zn4o(c8h5no4)3，以及通过合成后修饰方法偶联于所述锌基金属-有机骨架的叶酸分子。该专利还提供了该肿瘤靶向锌基金属-有机骨架药物载体的制备方法。该专利是将2-氨基-1,4对苯二甲酸和zn(no3)2·6h2o充分混合得到锌基金属-有机骨架，再将肿瘤靶向分子叶酸与锌基金属-有机骨架反应，从而得到肿瘤靶向锌基金属-有机骨架药物载体。

中国专利cn104815340a公开一种磁共振成像导向的靶向金属有机骨架药物载体的制备方法，首先采用水热法制备表面带有羧基的磁球，然后将磁球和金属有机骨架的合成前驱液充分混合均匀，在水热条件下一锅法制备磁共振成像导向的金属有机骨架药物载体，最后将靶向分子修饰在金属有机骨架上得到磁共振成像导向的靶向金属有机骨架药物载体。

中国专利cn104892648a公开一种负载抗肿瘤药物的靶向金属有机骨架的制备及用途。按比例称取金属离子和有机配体，溶解于溶剂中，加入碱试剂后过滤，滤液在反应温度60-200℃下反应12-72小时，析出淡黄色固体，过滤，溶剂洗涤多次后，用热乙醇洗涤多次，100-200℃下真空干燥12-36小时，得负载抗肿瘤药物的靶向金属有机骨架。该专利提供一种新的mofs材料，该mofs材料选择叶酸作为有机配体，使其具有肿瘤细胞靶向性。并且该mofs材料具有抗肿瘤药物的负载能力，可负载5-氟尿嘧啶、西达本胺、紫杉醇、阿霉素、柔红霉素等抗肿瘤药物。

上述专利均是先将金属源与有机配体结合，形成金属有机骨架材料，再将药物分子与金属有机骨架材料结合，制得药物负载的金属有机骨架材料。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种金属有机骨架药物缓释微粒的制备方法，药物的载入与金属有机骨架载体的制备同时进行，工艺更简单；且药物在金属有机骨架材料制备过程中即时包覆于材料孔隙和空腔内部，药物的负载量大，负载效果好。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

本发明所述的金属有机骨架药物缓释微粒制备方法，包括以下步骤：

(1)将药物和制备金属有机骨架的钛金属源加入溶剂中，得到混合溶液a，混合溶液a中的药物与钛金属源配位结合，达到一定载药效果；

(2)将制备金属有机骨架的多元羧酸配体加入步骤(1)的混合溶液a中，混合均匀，得到混合溶液b；

(3)将混合溶液b静置反应，药物在金属骨架材料制备过程中被包覆于材料孔隙和空腔内部，达到载药目的；

(4)反应结束后，冷却，离心，过滤，洗涤，烘干得到金属有机骨架药物缓释微粒。

其中：

步骤(1)中，溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇或n,n-二甲基甲酰胺中的一种或多种。

步骤(1)中，药物为结构中含有羟基基团的羟喜树碱、紫杉醇、氟尿嘧啶或阿霉素，均为水溶性差、半衰期短的抗肿瘤药物或其他药物。

步骤(1)中，钛金属源的前驱体为四氯化钛、硝酸钛或钛酸异丙酯中的一种或多种，优选四氯化钛。

步骤(2)中，多元羧酸配体为均苯三甲酸、对苯二甲酸或2,6-萘二甲酸中的一种或多种，优选均苯三甲酸。

药物与钛金属源的摩尔比为0.8-3.0:1.0，优选1.5-2.5:1.0。

多元羧酸配体与钛金属源的摩尔比为1.2-1.8:1.0，优选1.4-1.6:1.0。

步骤(3)中，于110-130℃下，静置反应15-20h，优选于120℃下静置反应。

步骤(4)中，反应结束后冷却至室温，离心，过滤，所得固体用n,n-二甲基甲酰胺洗涤2-3次，再用乙醇洗涤2-3次，烘干即可。

金属有机骨架药物缓释微粒的载药量为0.59-0.75g/g。

本发明药物的载入与金属有机骨架载体的制备同时进行。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明采用一锅法制备金属有机骨架药物缓释微粒，不需要单独的药物负载过程。相比现有的先制备金属有机骨架材料再进行药物负载的做法，本发明具有工艺简单、载药量大且载药效果好的优势。常见的金属有机骨架材料载药研究主要是通过振摇等方式使药物吸附进入材料内部孔隙或空穴进行载药，但实际操作过程中，由于溶剂的干扰，药物分子进入材料内部的过程并不顺利，除有部分药物分子会进入骨架材料内部外，很多药物分子是通过吸附于金属有机骨架材料表面进行载药，这部分药物很容易受环境影响，在未达到病灶部位即完成释放，药物负载效果差；本发明由于药物存在于金属有机骨架材料制备体系中，药物在材料形成骨架结构的同时被包覆于材料内部，即包覆于材料孔隙和空腔内部，这样不仅可以大大增加药物的负载量，而且药物受外界环境影响小，药物负载效果更好。

(2)本发明制备过程中目标药物、钛金属源和多元羧酸配体并不是同时加入制备体系，而是目标药物、钛金属源先混合，再将多元羧酸配体加入，此种方式具有两大优势，一是可以更充分保证金属有机骨架材料的热稳定性，二是可以促进目标药物在骨架材料内的包覆。药物结构中含有羟基，羟基在反应体系中可能会与多元羧酸配体发生酯化等反应，这些反应会影响多元羧酸配体与钛金属源的配合，影响金属骨架材料的生成。而本发明先将药物与钛金属源混合，钛金属源可以先与药物的羟基以配位键形式结合，从而可以将原本分散在体系中的药物分子吸引、聚集到金属源附近，待加入多元羧酸配体后，多元羧酸配体与钛金属源反应，由于多元羧酸配体的配位能力远强于药物的配位能力，多元羧酸配体取代药物与钛金属源结合，形成具有空间网状结构的金属有机骨架材料，而被取代的药物分子则会被包覆于所生成的金属有机骨架材料空间网状结构内，达到有效载药的目的；另外，由于钛金属源前期对药物分子的聚集作用，可以使药物分子被金属有机骨架材料充分包覆、吸附，使金属有机骨架材料起到良好的载药效果，大大增加载药量。

(3)本发明选用钛金属源，其中钛的配位数较大，在与多元羧酸配体形成配合物后还会有未饱和配位点剩余，该部分未饱和配位点将会继续与药物分子配位结合，进一步增大材料的载药量。

(4)本发明制备的金属有机骨架材料选择钛为中心原子，钛是对人体有益金属元素，具有增强免疫力等多种生理功能，使用过程中不会对人体造成损害；且金属钛的配合物本身被证实具有抗癌作用。

(5)本发明制备的金属有机骨架材料能够将药物有效包覆于载体内部，对药物的释放起到屏蔽作用，可避免药物在体内传输过程中的损耗，能够将抗肿瘤药物微粒运输至肿瘤组织内并在局部缓释药物，能够提高疗效，减少毒副作用。

附图说明

图1为实施例1制备的金属有机骨架药物缓释微粒的扫描电镜图；

图2为实施例1制备的金属有机骨架药物缓释微粒的热重曲线图；

图3为实施例1制备的金属有机骨架药物缓释微粒的氮气吸脱附曲线；

图4为实施例1制备的金属有机骨架药物缓释微粒中羟喜树碱不同ph值下药物缓释图；

图5为实施例2制备的金属有机骨架药物缓释微粒中羟喜树碱不同ph值下药物缓释图；

图6为实施例6制备的金属有机骨架药物缓释微粒中5-氟尿嘧啶不同ph值下药物缓释图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例1

将0.343g四氯化钛和1.232g羟喜树碱加入10mln,n-二甲基甲酰胺/甲醇混合溶液(3:1，vol)，磁力搅拌使溶解，得到混合溶液a。向混合溶液a中加入0.535g均苯三甲酸，继续搅拌混合3h，得到混合溶液b。将混合溶液b转移至聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中，置于电热鼓风干燥箱内，于120℃下，静置反应18h。反应结束后冷却至室温，将反应物离心，过滤，所得固体先用n,n-二甲基甲酰胺洗涤3次，再用乙醇洗涤3次，烘干得到金属有机骨架药物缓释微粒。经检测，该金属有机骨架药物缓释微粒中羟喜树碱的载药量为0.618g/g。

实施例2

将实施例1中四氯化钛的用量改为0.368g，其余步骤同实施例1。经检测，金属有机骨架药物缓释微粒中羟喜树碱的载药量为0.623g/g。

实施例3

将实施例1中于120℃下，静置反应18h改为于110℃下，静置反应18h，其余步骤同实施例1。经检测，金属有机骨架药物缓释微粒中羟喜树碱的载药量为0.601g/g。

实施例4

将实施例1中羟喜树碱的用量改为1.656g，其余步骤同实施例1。经检测，金属有机骨架药物缓释微粒中羟喜树碱的载药量为0.611g/g。

实施例5

将实施例1中0.343g四氯化钛改为0.546g硝酸钛，其余步骤同实施例1。经检测，金属有机骨架药物缓释微粒中羟喜树碱的载药量为0.596g/g。

实施例6

将实施例1中1.232g羟喜树碱改为0.591g5-氟尿嘧啶，其余步骤同实施例1。经检测，金属有机骨架药物缓释微粒中5-氟尿嘧啶的载药量为0.602g/g。

对比例1

先将四氯化钛与均苯三甲酸反应制备金属有机骨架材料，再将羟喜树碱负载在金属有机骨架材料上，制备金属有机骨架药物缓释微粒，具体步骤如下：

将0.343g四氯化钛和0.535g均苯三甲酸加入10mln,n-二甲基甲酰胺/甲醇混合溶液(3:1，vol)，磁力搅拌使溶解，得到混合溶液c。向混合溶液c中加入1.232g羟喜树碱，继续搅拌混合3h，得到混合溶液d。将混合溶液d转移至聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中，置于电热鼓风干燥箱内，于120℃下，静置反应18h。反应结束后冷却至室温，将反应物离心，过滤，所得固体先用n,n-二甲基甲酰胺洗涤3次，再用乙醇洗涤3次，烘干得到金属有机骨架药物缓释微粒。经检测，该金属有机骨架药物缓释微粒中羟喜树碱的载药量为0.398g/g。

对比例2

将对比例1中均苯三甲酸的用量改为0.612g，其余步骤同对比例1。经检测，金属有机骨架药物缓释微粒中羟喜树碱的载药量为0.411g/g。

实施例1-5中金属有机骨架药物缓释微粒中羟喜树碱的载药量在0.596-0.623g/g，对比例1-2是先将四氯化钛与均苯三甲酸反应制备金属有机骨架材料，再将羟喜树碱负载在金属有机骨架材料上，其羟喜树碱的载药量分别为0.398g/g、0.411g/g，对比上述数据可知，本发明采用一锅法制备金属有机骨架药物缓释微粒，药物在金属有机骨架材料制备过程中即时包覆于金属有机骨架材料内部的方式，载药量更大。

杨宝春；姜耀东；秦雪娟；陈志良；任非；抗肿瘤药物在金属有机骨架中的装载及体外释放[j]；高等学校化学学报中一种公开采用三乙胺直接加入法制备金属-有机骨架mof-5，作为5-氟尿嘧啶的载体，其最大载药量为0.315g/g；而本发明实施例6的金属有机骨架药物缓释微粒中5-氟尿嘧啶的载药量为0.602g/g，由此可得，本发明制备的金属有机骨架药物缓释微粒的载药性能优于上述文献。

实施例1制备的金属有机骨架药物缓释微粒的扫描电镜图如图1所示，从图中可以看出，所制的金属钛-均苯三甲酸金属有机骨架药物缓释微粒粒径在20-150nm之间；该缓释微粒为纳米级材料，缓释微粒粒子越小，其载药量和包覆率会越大。

实施例1制备的金属有机骨架药物缓释微粒的热重曲线图如图2所示，图中260℃左右的失重是药物的脱附，金属有机骨架材料在300℃以内没有明显变化，350℃左右才开始出现坍塌，500℃时金属有机骨架材料失重约41％，所制备的金属有机骨架材料热稳定性能良好。

实施例1制备的金属有机骨架药物缓释微粒的氮气吸脱附曲线如图3所示。上面的曲线是脱附曲线，下面的曲线是吸附曲线。不同材料的吸脱附曲线不同，根据氮吸脱附曲线形状可以判断材料类型。图中曲线含有明显的回滞环，属于第ⅳ类吸附材料，表示所制备材料含有介孔，属于介孔材料。

实施例1的金属有机骨架药物缓释微粒中羟喜树碱不同ph值下药物缓释图如图4所示，图中表明，羟喜树碱的累积释放量具有明显的ph敏感性，这是因为所制金属有机骨架材料的稳定性与溶液酸度有关，酸度越大，材料越易发生降解，所以当羟喜树碱在ph为7.4、6.5、5.8释放达到平衡时，累积释放量分别为22.3％，41.9％和76.8％；图5为实施例2的金属有机骨架药物缓释微粒中羟喜树碱不同ph值下药物缓释图。

实施例6的金属有机骨架药物缓释微粒中5-氟尿嘧啶不同ph值下药物缓释图如图6所示。由图可知，目标药物为5-氟尿嘧啶时所制的微粒依然具有缓释作用，不同ph值下释放量不同。