一种基于微流控技术控制纳米颗粒质量参数的方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于微流控技术控制纳米颗粒质量参数的方法。该方法通过调节有机相和水相的流速比，就可以制备一系列不同粒径尺寸的纳米胶束，并且得到的尺寸高度均一，方法简单，容易操作，并且成本低，能满足我们的实际需求，使得纳米材料在生物医学领域具有有更广阔的应用前景。
【专利说明】
一种基于微流控技术控制纳米颗粒质量参数的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种微流控技术，尤其涉及一种基于微流控技术控制纳米颗粒质量参数的方法。
【背景技术】
[0002]纳米药物尺寸小稳定性好，具有药效持久、易透过生物屏障、易吸收等特点。纳米粒子可由不同化学性质的材料组成，近20年来纳米药物的应用研究日益增加并趋于成熟。近年来，纳米药物输送系统受到人们的高度重视，已初步用于肿瘤、糖尿病和血管病等疾病的实验和临床治疗，生物降解性高分子纳米颗粒成为其中研究的热点。
[0003]传统利用高分子纳米颗粒制备纳米胶束的方法(例如乳化溶剂挥发法、相分离法、喷雾干燥法和溶剂提取法)制备方法复杂而且困难，不容易实现大规模生产，更重要的是粒径分布差异系数大。
[0004]纳米材料的粒径大小在纳米材料的生物学效应及生物医学应用方面具有较大的意义。纳米粒子的粒径大小与药物在体内的渗透滞留效应(EPR)密切相关，长循环聚合物纳米胶束的杀肿瘤细胞效应依赖于胶束的尺寸和肿瘤的渗透性，在具有较高渗透性、血管丰富的肿瘤体内，粒径小于10nm的纳米药物没有尺寸依赖的渗透效应，而粒径更小的纳米药物由于代谢较快，不易在肿瘤组织内发挥生物学作用。由此可见，纳米药物的粒径大小与其生物学效应密切相关。同时，无机材料中涉及尺寸依赖的抗菌性、尺寸依赖的细胞摄取、尺寸依赖的细胞毒性和动物毒性，可见尺寸依赖的物理化学性质在许多材料中都有表现，这为我们后续充分利用并发挥不同尺寸的纳米材料各自的优势，设计有针对性的各种生物载体，生物探针及生物传感器提供了强大的支持，有望使纳米材料在生物医学领域的应用能得到更好的发挥。
[0005]现有的纳米胶束传统制备方法在粒径控制方面存在很大的短板，并且不能制备出一系列粒径不同的纳米颗粒来满足我们的实际需求。
[0006]具有一端亲水、一端疏水的两亲性嵌段共聚物在水中会形成核壳结构的胶束状聚集体。其中，胶束的内核由疏水链段组成，而亲水链段在核周围形成外壳，以维持整个胶束结构的稳定性。嵌段共聚物胶束作具有以下几方面的优势:①嵌段共聚物胶束体系可以有效增加药物分子在水中的分散性，有效的避免药物分子在生物微环境中降解，与此同时，两亲性嵌段共聚物胶束的亲水壳层还可以增强药物分子在肿瘤组织中的渗透性，大大提高药物的疗效;②嵌段共聚物胶束与天然的载体如病毒和血清脂蛋白十分相似，而且其亲水性的外壳和较小的粒径可以有效的避免被人体网状内皮系统的主动摄取，从而进一步延长了药物分子在体内的循环时间；③由于肿瘤组织中的血管具有高通透性和高滞留性，嵌段共聚物胶束的较小粒径和在体内的长循环时间使其更容易在肿瘤组织滞留和积累，大大增强了胶束对肿瘤组织的被动靶向作用;④通过在嵌段共聚物胶束的表面结合特定的靶向分子或使用。
[0007]环境响应性的嵌段共聚物作为基体材料，胶束还可以具备潜在的主动靶向能力，进一步提高药物在病变部位的富集，减少药物的浪费，同时降低药物的不良反应。
[0008]PEG-PLGA具有三维立体多孔结构，良好的生物相容性，良好的细胞材料界面特性，优良的生物可降解性，延展性和适应性，因此被广泛用作胶束合成的聚合物材料。传统嵌段共聚物胶束制备方法例如两相透析法在制备胶束的过程中，两相交换速度太快，而且交换速度不可控，接触面积不可控，极大影响组装过程的稳步进行，导致胶束结构极不稳定。在这里，我们引入了新的技术一一微流控技术。
[0009]微流控技术是目前合成纳米胶束的最前沿技术，其是指在纳米尺度的低维通道结构中控制体积为皮升至纳升的流体进行流动并传质、传热的技术。此最新技术进行液液微分散可以得到尺寸高度均一的液滴或气泡。微流控技术在合成纳米胶束的粒径控制方面具有以下优势:①实验可操控性高，制备过程简单;②生成的液滴粒径均一，混合均匀，形成稳定;③通过对通道结构尺寸的改变，控制所产生液滴的大小，就能够充分满足制备单分散性纳米粒子的要求;④仅需改变分散相、流动相组成，就能够制备各种各样性能不同的纳米粒子;⑤改变两相的流速可以生成一系列粒径不同的液滴，满足实际需求。
[0010]在微流控制备纳米胶束过程中，在可控范围内调节压强，就可以使微流控系统内两相液体的流速发生相应变化;在我们这项专利中，通过调节压强，有机相和水相的流速发生相应变化，就可以制备一系列不同粒径尺寸的纳米胶束，满足我们的实际需求。
【发明内容】
[0011]本发明解决了利用传统的制备纳米胶束的方法复杂困难，不容易实现大规模生产，并且粒径分布差异系数大等问题。通过调节有机相和水相的流速比，就可以制备一系列不同粒径尺寸的纳米胶束，并且得到的尺寸高度均一，方法简单，容易操作，并且成本低，能满足我们的实际需求。
[0012]本发明的第一个方面提供了一种基于微流控技术控制纳米颗粒质量参数的方法，包括如下步骤:
[0013]步骤I调节压强
[0014]打开压力栗开关和压力栗阀门，然后打开压强显示屏和流速显示屏，直至气压稳定；
[0015]步骤2合成纳米胶束
[0016]往左玻璃压力室中加入溶解了药物载体和药物的有机溶液作为有机相，往右玻璃室中加入二次水作为水相;然后将两相溶液通过进液管在压强推送下进入微流控芯片，通过调节压强，有机相和水相的流速比，反应生成不同粒径尺寸的纳米胶束;所述的有机相和水相的流速比为1:6-1:10。
[0017]优选地，上述步骤2中有机相压强为250-345mb，水相压强为890-980mb。
[0018]更优选地，上述步骤2中有机相压强为300mb，水相压强为955mb。
[0019]优选地，上述步骤2有机相的流速为30-40yL/min，水相流速为280-400yL/min。[°02°] 更优选地，上述步骤2有机相的流速为30yL/min，水相流速为280yL/min。
[0021 ] 优选地，上述步骤2中药物载体是Mal-PEG-PLGA。
[0022]优选地，上述步骤2中药物是多西他赛。
[0023]优选地，上述步骤2中有机溶液的配制过程包括如下步骤:
[0024]称量Mal-PEG-PLGA和多西他赛，然后将它们共同溶解于有机溶剂中，充分溶解后过滤膜，即得到有机溶液。
[0025 ]更优选地，上述步骤2中的有机溶剂是乙腈。
[0026]本发明的第二个方面提供了一种上述微流控技术控制纳米颗粒质量参数的方法制备的纳米胶束。
[0027]本发明与现有技术相比，具有以下有益效果:
[0028]传统的利用高分子纳米颗粒制备纳米胶束的方法复杂并且工艺难度高，不容易实现大规模生产，并且粒径分布差异系数大。在粒径控制方面存在很大的短板，并且不能制备出一系列粒径不同的纳米颗粒来满足我们的实际需求。本发明的方法克服了传统方法的上述缺陷，通过调节有机相和水相的流速比，就可以制备一系列不同粒径尺寸的纳米胶束，并且得到的尺寸高度均一，方法简单，容易操作，并且成本低，能满足我们的实际需求，使得纳米材料在生物医学领域具有有更广阔的应用前景。
【附图说明】
[0029]图1为本发明方法的设计原理图；
[0030]图2为实施例1方法制备的纳米胶束的粒径分布图；
[0031 ]图3为实施例2方法制备的纳米胶束的粒径分布图；
[0032]图4为实施例3方法制备的纳米胶束的粒径分布图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于本发明而不用于限制本发明的范围。
[0034]实施例1
[0035]本发明提供了一种微流控技术控制纳米颗粒质量参数的方法，具体步骤如下:
[0036]使用Mal-PEG-PLGA共聚物做为药物载体，其中PEG和PLGA的分子量分别为5000和30000。称量Mal-PEG-PLGA颗粒1mg，多西他赛药物粉2mg，共同溶解于4mL乙腈中，充分溶解后过220nm的滤膜，放入左侧玻璃压力室。选取干净的小玻璃瓶装满二次水放入右侧玻璃压力室，设计原理图如图1所示。手动控制控制按钮，设置微流控压强:Mal-PEG-PLGA 300mb，二次水955mb ；流速:Mal-PEG-PLGA: 30yL/min，二次水:280yL/min(流速比接近1:9)，反应时间为40min，合成了淡蓝色澄清透明的纳米胶束，粒径分布如图2所示。
[0037]实施例2
[0038]本实施例的方法与实施例1的唯一区别在于使用传统乳化挥发法来合成纳米胶束，合成的纳米胶束粒径在SOOnm左右，粒径分布差异系数大且合成过程繁琐，效果远不尽人意，粒径分布如图3所示。
[0039]实施例3
[0040]本实施例方法与实施例1的唯一区别在于:将有机相和水相的流速分别进行调节，将流速比分别设置为1:6、1:7、1:8、1:9、1:10，得到了不同粒径的纳米粒子，粒径分布如图4所示。本实施例进一步验证了本发明方法控制纳米胶束的质量参数是可行的，且生成的纳米胶束的粒径与有机相和水相的流速比相关。
[0041]以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
【主权项】
1.一种基于微流控技术控制纳米颗粒质量参数的方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤I调节压强 打开压力栗开关和压力栗阀门，然后打开压强显示屏和流速显示屏，直至气压稳定； 步骤2合成纳米胶束 往左玻璃压力室中加入溶解了药物载体和药物的有机溶液作为有机相，往右玻璃室中加入二次水作为水相;然后将两相溶液通过进液管在压强推送下进入微流控芯片，通过调节压强，有机相和水相的流速比，反应生成不同粒径尺寸的纳米胶束;所述的有机相和水相的流速比为1:6-1:10。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中有机相压强为250-345mb，水相压强为890-980mb。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中有机相压强为300mb，水相压强为955mb。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2有机相的流速为30-40yL/min，水相流速为280-400yL/min。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2有机相的流速为30yL/min，水相流速为 280yL/min。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中药物载体是Mal-PEG-PLGA。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中药物是多西他赛。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中有机溶液的配制过程包括如下步骤: 称量Mal-PEG-PLGA和多西他赛，然后将它们共同溶解于有机溶剂中，充分溶解后过滤膜，即得到有机溶液。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的有机溶剂是乙腈。10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法制备的纳米胶束。
【文档编号】A61K9/107GK105878185SQ201610392134
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】周崧雯, 李永勇, 鲍昱辰, 罗洁
【申请人】上海市肺科医院